KR20190112100A - Functionalized Poly (propylene Fumarate) Polymer Prepared by Ring Opening Polymerization Using Magnesium Catalyst - Google Patents
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Abstract
하나 이상의 구현예에서, 본 발명은 가능하게는 다수의 손쉬운 "클릭" 반응 중 하나를 통해 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종에 중합후 개질을 위한 작용기가 첨가되도록 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체 및 이로부터 제조된 중합체 구조체 (및 관련 방법)에 관한 것이다. 일부 구현예에서, 말단기 작용화는 중합 과정에서 사용된 작용화된 개시 알코올을 통해 달성된다. 일부 구현예에서, 이들 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체의 작용화는 산화프로필렌 단량체 전구체의 작용화를 통해 달성되고, 이는 이후 수득된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체 상에 작용화된 측쇄를 형성한다.In one or more embodiments, the present invention relates to a poly (propylene fumarate) functionalized to add a functional group for post-polymerization modification to a bioactive material or other functional species, possibly via one of a number of easy “click” reactions. It relates to polymers and polymer structures (and related methods) made therefrom. In some embodiments, end group functionalization is achieved through the functionalized starting alcohol used in the polymerization process. In some embodiments, functionalization of these poly (propylene fumarate) polymers is achieved through functionalization of propylene oxide monomer precursors, which then form functionalized side chains on the obtained poly (propylene fumarate) polymer.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross Reference to Related Application
본 출원은 2017년 2월 2일에 출원된 "락톤 및 폴리(프로필렌 푸마레이트)의 블록 공중합체"의 명칭의 미국가특허 출원 일련 번호 62/543,786, 2017년 2월 2일에 출원된 "작용성 개시제와 함께 Mg 촉매를 사용하는 산화프로필렌 및 말레산 무수물의 공중합"의 명칭의 미국가특허 출원 일련 번호 62/453,724, 2017년 5월 3일에 출원된 "향상된 생물활성을 위한 3D 프린팅후 작용화 중합체 스캐폴드"의 명칭의 미국가특허 출원 일련 번호 62/500,777, 2017년 5월 22일에 출원된 "작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체 및 그것의 제조 방법"의 명칭의 미국가특허 출원 일련 번호 62/509,340, 2017년 8월 7일에 출원된 "잘 정의된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 및 폴리(에틸렌 글리콜) 블록 공중합체의 합성 및 특성규명"의 명칭의 미국가특허 출원 일련 번호 62/541,889, 2017년 9월 22일에 출원된 "헥산 중의 폴리(프로필렌 푸마레이트)의 Mg 촉매화 제조"의 명칭의 미국가특허 출원 일련 번호 62/561,722, 및 2018년 2월 2일에 본 출원인에 의해 본원과 함께 출원된 "락톤 및 폴리(프로필렌 푸마레이트)의 블록 공중합체"의 명칭의 미국특허출원의 이익을 주장하며, 이들 모두는 그 전문이 본원에 참조로 편입되어 있다.This application claims the functionality of US Provisional Patent Application Serial No. 62 / 543,786, filed Feb. 2, 2017, entitled “Block Copolymer of Lactone and Poly (propylene Fumarate), filed Feb. 2, 2017. US Pat. Appl. Serial No. 62 / 453,724, filed May 3, 2017, entitled "Copolymerization of Propylene Oxide and Maleic Anhydride Using Mg Catalysts with Initiator," after 3D functionalized polymers for enhanced bioactivity. US Provisional Patent Application Serial No. 62 / 500,777, entitled "Scaffold", US Provisional Patent Application Serial No. 62, filed "functionalized poly (propylene fumarate) polymer and its method of manufacture, filed May 22, 2017) / 509,340, US Provisional Patent Application Serial No. 62 / 541,889, 2017, entitled "Synthesis and Characterization of Well-Defined Poly (propylene Fumarate) and Poly (ethylene Glycol) Block Copolymers, filed Aug. 7, 2017 On September 22, US Patent Application Serial No. 62 / 561,722, entitled "Mg Catalyzed Preparation of Poly (propylene Fumarate) in Hexanes," and "Lactone and Poly (R), filed with the present application on Feb. 2, 2018, Claims the benefit of a US patent application entitled "Block Copolymers of Propylene Fumarate), all of which are incorporated herein by reference in their entirety.
공동 연구 합의에 대한 단체의 명칭Name of organization for joint research agreement
본 출원은 오하이오주 애크런 소재의 애크런 대학과 오하이오주 애크런 소재의 21st Century Medical Technologies, Inc. 간의 공동 연구 합의의 대상이다.This application is directed to Akron University, Akron, Ohio and 21 st Century Medical Technologies, Inc., Akron, Ohio. Are subject to a joint research agreement.
발명의 분야Field of invention
본 발명의 하나 이상의 구현예는 신규한 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체 및 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체의 제조 방법에 관한 것이다. 특정 구현예에서, 본 발명은 명확한 생분해성 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체 및 이를 제조하고 이를 작용화하기 위한 확장가능한 방법에 관한 것이다. 특정 구현예에서, 본 발명은 다양한 재생 의약 응용분야에서 사용하기 위한 잘-정의된 생분해성 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체에 관한 것이다.One or more embodiments of the invention relate to novel poly (propylene fumarate) polymers and methods of making poly (propylene fumarate) polymers. In certain embodiments, the present invention relates to clear biodegradable poly (propylene fumarate) polymers and to scalable methods for making and functionalizing the same. In certain embodiments, the present invention relates to well-defined biodegradable poly (propylene fumarate) polymers for use in various regenerative medicine applications.
이해되는 바와 같이, 조직 엔지니어링은 조직 기능을 복구하거나, 유지하거나 또는 개선하고, 다양한 치료 표적 예컨대 혈관, 신경 및 뼈 치료에 적용가능한 생물학적 대체물의 개발에 대해 엔지니어링 및 라이프 사이언스의 원리가 적용되는 학제간의 분야이다. 조직 엔지니어링에 대한 2개의 일반적으로 사용되는 방법이 존재한다. 하나의 방법은 스캐폴드로 명명되는 지지 구조 디바이스로 세포를 이식하는 것이다. 다른 방법은 세포가 환자의 신체로 이를 이식하기 이전에 천연 조직으로 스캐폴드를 리모델링되게 하는 것이다. 이러한 조직 엔지니어링 원리에 기초하여, 스캐폴드는 조직 엔지니어링 응용분야에서 중요한 역할을 한다. 따라서, 스캐폴드를 구성하는 물질은 또한 조직 엔지니어링에 대해 중요하다. 골 조직 엔지니어링에 대한 모든 또는 거의 모든 요건을 충족시키고, 스캐폴드가 되도록 처리될 수 있는 물질이 필요하다. 조직 엔지니어링에 대한 일반적인 물질은 그것이 스캐폴드를 형성하는 경우에 상기 표적 조적의 벌크 기계적 및 구조 요건에 적합하여야 하고, 조직 치유를 촉진하는 세포와의 분자 상호작용을 갖게 하여야 한다. 나아가, 저독성 및 신속 생물분해능은 물질이 가져야 하는 기본 특징이다.As will be appreciated, tissue engineering is an interdisciplinary application of the principles of engineering and life sciences to repair, maintain or improve tissue function, and to develop biological substitutes applicable to the treatment of various therapeutic targets such as blood vessels, nerves and bones. Field. There are two commonly used methods for tissue engineering. One method is to transplant the cells into a support structure device called a scaffold. Another method is to have the scaffold remodeled with natural tissue before the cells transplant it into the patient's body. Based on these tissue engineering principles, scaffolds play an important role in tissue engineering applications. Thus, the materials that make up the scaffold are also important for tissue engineering. There is a need for materials that meet all or almost all requirements for bone tissue engineering and that can be processed to become scaffolds. Common materials for tissue engineering should conform to the bulk mechanical and structural requirements of the target masonry when they form scaffolds and have molecular interactions with cells that promote tissue healing. Furthermore, low toxicity and rapid biodegradation are the basic features that a substance should have.
스캐폴드, 예컨대 금속, 세라믹, 천연 및 합성 중합체로서 이전에 사용된 물질은 이러한 요건을 충족시키는데 모두 실패하였다. 그러나, 이러한 물질 중에서, 합성 중합체는 그것의 기계적 및 물리적 특성을 조정하기 위한 능력으로 인하여 적합한 스캐폴드 물질에 대한 가능한 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르의 일 유형인 폴리(프로필렌 푸마레이트) (PPF)는 골 조직 엔지니어링을 위해 합성되고, 연구되었다.Materials previously used as scaffolds such as metals, ceramics, natural and synthetic polymers have all failed to meet these requirements. Among these materials, however, synthetic polymers may provide a possible route to suitable scaffold materials due to their ability to adjust their mechanical and physical properties. For example, one type of polyester, poly (propylene fumarate) (PPF), has been synthesized and studied for bone tissue engineering.
또한, 적층 가공 (예컨대 3D 프린팅)에서의 발달은 다양한 이유로 조직 엔지니어링을 크게 변화시키는 잠재력을 가지고, 이러한 기술이 환자 특이적 요건을 충족시키도록 스캐폴드를 빠르게 설계하고 프린팅되는 것이 가능하게 하는 잠재력을 가지는 것이 중요하다. 그러나, 이러한 발달은 특정 응용분야의 화학적, 기계적 및 생물학적 요건을 충족시키는 프린트가능 물질의 이용가능성에 크게 좌우될 것이다. 3D 프린팅으로서 보다 구어체적으로 알려진 다양한 형태의 적층 가공은 문헌에 입증되어 있다. 융합 증착 모델링 (FDM)은 압출 성형 고체 필라멘트, 예컨대 폴리(우레탄) (PU), 폴리(L-락트산) (PLLA) 또는 폴리(에스테르 우레아) (PEU)의 다층 방법이다. 또한, 중합체 수지는 연속적 디지털 광원 처리 (cDLP)를 사용하여 프린팅될 수 있고, 여기서 특정 영역에서의 광-가교결합은 고해상도 스테레오리소그래피를 통해 달성된다. 잉크젯 방법은 또한 3D 프린팅에서 실증되었고, 분말 또는 수지와 함께 사용될 수 있다.In addition, developments in additive manufacturing (such as 3D printing) have the potential to significantly change tissue engineering for a variety of reasons, and the potential to enable these techniques to quickly design and print scaffolds to meet patient specific requirements. It is important to have. However, this development will depend largely on the availability of printable materials to meet the chemical, mechanical and biological requirements of a particular application. Various forms of additive manufacturing known more colloquially as 3D printing have been demonstrated in the literature. Fused Deposition Modeling (FDM) is a multilayer method of extrusion solid filaments such as poly (urethane) (PU), poly ( L -lactic acid) (PLLA) or poly (ester urea) (PEU). In addition, the polymer resin can be printed using continuous digital light source treatment (cDLP), where light-crosslinking in certain areas is achieved through high resolution stereolithography. Inkjet methods have also been demonstrated in 3D printing and can be used with powders or resins.
생물학적 시스템과 양립가능한 3D 스캐폴드를 생성하기 위해 중합체는 무독성이고, 거부 없이 이식가능하고, 분해시 완전하게 재흡수되어야 한다. 최초 2개의 기준은 다수의 중합체 시스템에서 달성되는 한편, 또한 생체흡수성인 상대적으로 소수의 예; 폴리락타이드, 폴리(ε-카프로락톤) (PCL) 및 폴리(프로필렌 푸마레이트) (PPF)가 존재한다. 각각의 이러한 예는 폴리에스테르이고, 이에 따라 효소적으로 또는 생체내 가수분해를 통해 분해될 수 있다. 그러나, PLLA의 급속 분해의 결과로서 주위 조직의 산증 및 염증은 자주 관측된다. 반대로, 인간 신체에서의 PCL의 느린 열화는 특히 혈관 조직을 개질하는 것과 관련된 조직 치유에서의 이의 용도를 제한한다. To produce 3D scaffolds compatible with biological systems, the polymer must be nontoxic, implantable without rejection, and completely reabsorbed upon degradation. The first two criteria are achieved in many polymer systems, while also relatively few examples are bioabsorbable; Polylactide, poly (ε-caprolactone) (PCL) and poly (propylene fumarate) (PPF) are present. Each such example is a polyester and can thus be degraded enzymatically or via in vivo hydrolysis. However, acidosis and inflammation of surrounding tissues are frequently observed as a result of rapid degradation of PLLA. In contrast, slow degradation of PCL in the human body limits its use in tissue healing, particularly related to modifying vascular tissue.
PLLA 및 PCL 둘 모두는 시험관내 분해가 진행될 수 있는 3D 스캐폴드를 제조하기 위해 FDM을 통해 압출될 수 있다. 물질이 중간 정도의 기계적 및 인장 특성을 나타내는 한편, 물질에서의 다수의 결함은 적층된 층들 사이의 계면에서 관찰된다. 또한, FDM에서의 압출 노즐의 달성가능한 폭의 결과로서, 3D 프린팅된 스캐폴드의 해상도는 제한된다. Both PLLA and PCL can be extruded through FDM to produce 3D scaffolds where in vitro degradation can proceed. While the material exhibits moderate mechanical and tensile properties, many defects in the material are observed at the interfaces between the laminated layers. Also, as a result of the attainable width of the extrusion nozzle in FDM, the resolution of the 3D printed scaffold is limited.
그러나, 스트레오리소그래픽 방법, 예컨대 cDLP는 이들이 사용되는 물질보다 프린터의 광원에 의해 제한되기 때문에 FDM 기술과 비교되는 매우 더 높은 해상도를 나타낸다. 이는 3D 스캐폴드가 생리적 조건과 일치되도록 조정될 수 있는 제어된 다공성을 갖도록 프린팅될 수 있게 한다.However, stereolithographic methods, such as cDLP, exhibit much higher resolution compared to FDM technology because they are limited by the light source of the printer than the materials in which they are used. This allows the 3D scaffold to be printed with controlled porosity that can be adjusted to match physiological conditions.
PPF는 자연적으로 배출되는 푸마르산 및 프로필렌 글리콜을 형성하기 위해 생체내 분해되는 불포화된 폴리에스테르이다. PPF는 다양한 의료 응용, 예컨대 혈관 스텐트, 신경 이식, 연골, 약물 방출 비히클, 혈관 엔지니어링, 및 골 조직 엔지니어링에 대해 사용되어 왔다. 중합체 골격에서의 불포화된 알켄의 결과로서, 분자간 가교결합은 물질의 기계적 특성을 강화시키기 위해 달성될 수 있다. 용매 및 가교결합제 모두로 작용되는 반응 희석제 디에틸 푸마레이트 (DEF)로 중합체를 용해시킴으로써 프린팅가능 PPF 수지의 개발은 광범위하게 연구되었고, 뼈와 비슷한 압출 모듈러스를 갖는 3D 스캐폴드를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.PPF is an unsaturated polyester that degrades in vivo to form naturally occurring fumaric acid and propylene glycol. PPF has been used for a variety of medical applications such as vascular stents, nerve transplants, cartilage, drug release vehicles, vascular engineering, and bone tissue engineering. As a result of unsaturated alkenes in the polymer backbone, intermolecular crosslinking can be achieved to enhance the mechanical properties of the material. The development of printable PPF resins by dissolving the polymer with the reaction diluent diethyl fumarate (DEF), which acts as both a solvent and a crosslinker, has been extensively studied and it is possible to produce 3D scaffolds with bone-like extrusion modulus. appear.
PPF 생산의 현재 방법은 DEF 및 프로필렌 글리콜의 단계-성장 중축합 (반응식 1)을 통한 것이다. 그러나, 이것은 3D 프린팅 목적을 위한 PPF에 대한 산업적으로 이용가능한 생산 방법이 아니다. 유일하게 저분자량 PPF (<3000 Da)는 더 낮은 분자량에서 관측된 유체 올리고머에 대해 반대로 낮은 용해도를 갖는 고형 고분자를 야기하는 사슬 길이와 함께 증가된 결정도의 결과로서 cDLP 시스템에서 실증되었다. 따라서, 단계-성장 중축합을 통해 3D 프린팅하기 위한 PPF의 규모확대 및 상업화는 어려운 것으로 입증되었다. 단계 성장 방법은 높은 말단기 정확도 및 좁은 분자량 분포를 유지하는 데 도움이 되지 않는다. 분자량 분포에 대한 조절의 결여는 물질의 분해 특성에 직접적으로 영향을 미친다. 또한, 단계-성장 중축합 조건의 부산물로서 잔류 에탄올 및 미반응된 단량체는 PPF의 산업적 규모확대를 위한 정제 문제를 야기하였다. The current method of PPF production is through phase-growth polycondensation of DEF and propylene glycol (Scheme 1). However, this is not an industrially available production method for PPF for 3D printing purposes. The only low molecular weight PPF (<3000 Da) was demonstrated in the cDLP system as a result of increased crystallinity with chain length leading to solid polymers with low solubility, in contrast to the fluid oligomers observed at lower molecular weights. therefore, Scale-up and commercialization of PPFs for 3D printing through phase-growth polycondensation has proved difficult. Step growth methods do not help to maintain high end group accuracy and narrow molecular weight distribution. Lack of control over the molecular weight distribution directly affects the degradation properties of the material. In addition, residual ethanol and unreacted monomers as by-products of step-grown polycondensation conditions have caused purification problems for industrial scale-up of PPF.
반응식 1
폴리(프로필렌 푸마레이트)를 제조하기 위한 중합 방법Polymerization Process for Making Poly (propylene Fumarate)
말레산 무수물 (MAn) 및 산화프로필렌 (PO)의 개환 (공)중합 (ROCOP)은 PPF 시스-알켄 이성질체 폴리(프로필렌 말레에이트) (PPM)을 제조하는 것으로 이전에 보고된 바 있고, 이는 저온 (~60℃)에서 약염기를 사용하여 PPF로 전환될 수 있다. 유리하게는, ROCOP는 알코올 개시제에 대한 단량체(들)의 비의 변동을 통한 분자량 분포 및 말단기 정확도에 대해 고도의 조절을 가능하게 한다. 접촉 세포독성 검정 및 세포 배양 결과를 포함하는 ROP를 통한 PPF 합성의 최근 연구는 ROP에 의해 제조된 PPF 중합체가 무독성이고, 세포는 그것의 박막 상에 부착되고 증식되었음을 나타내었다. 문헌에서의 예에는 이미 ROCOP를 사용하여 제조된 PPM이 존재하는 한편, 이러한 시스템은 개시 말단기로서 사용되는 알코올과 관련하여 제한된 선택사항을 갖는 금속 알콕시드 촉매/사슬 이동제를 사용하는 것에 기초하였다.Ring opening (co) polymerization (ROCOP) of maleic anhydride (MAn) and propylene oxide (PO) has previously been reported to produce PPF cis -alkene isomeric poly (propylene maleate) (PPM), which is a low temperature ( ˜60 ° C.) can be converted to PPF using a weak base. Advantageously, ROCOP allows for a high degree of control over molecular weight distribution and end group accuracy through variations in the ratio of monomer (s) to alcohol initiators. Recent studies of PPF synthesis via ROP, including contact cytotoxicity assays and cell culture results, have shown that PPF polymers produced by ROP are nontoxic and cells have adhered and expanded on their thin films. In the examples in the literature there is already a PPM made using ROCOP, while this system is based on using metal alkoxide catalysts / chain transfer agents with limited options with respect to the alcohol used as the starting end group.
이전에, 마그네슘 에톡사이드 (Mg(OEt)2)는 PPM의 ROCOP 형성을 위한 촉매적 거동을 나타내는 것으로 보였다. 그것의 반응성의 결과로서 촉매작용에서 전형적으로 사용되지 않지만, 마그네슘은 말단 산화 생성물, 산화마그네슘이 식품 첨가물로서 사용되는 생체적합물질 합성에 대해 매력적이다. 그러나, Mg(OEt)2의 경우에서, 말단기 정확도는 또한 사슬 이동 종으로서 작용하는 약하게 배위된 에톡사이드 리간드의 결과로서 달성가능하지 않다. 생성된 중합체는 에톡시- 또는 하이드록시-말단 종이다. 마그네슘 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (Mg(BHT)2-(THF)2)은 락톤에 대한 '영원한(immortal)' ROP 촉매로서 이전에 입증된 촉매이고, 이는 낮은 촉매적 장입량으로 높은 말단기 정확도 폴리에스테르를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 촉매는 '공기' 조건에서 상대적인 안정성을 나타내고, 물의 존재 하에 개시/에스테르교환 부반응을 촉진하지 않는다. 중요하게는, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (BHT)는 식품 및 패키징에서의 산화방지제 및 안정화제로서의 그것의 사용의 결과로서 리간드 시스템으로서 초기에 선택되었다. 이러한 제한된 생체적합성이 우려된다.Previously, magnesium ethoxide (Mg (OEt) 2 ) has been shown to exhibit catalytic behavior for ROCOP formation of PPM. Although not typically used in catalysis as a result of its reactivity, magnesium is attractive for biomaterial synthesis, where terminal oxidation products, magnesium oxide, are used as food additives. However, in the case of Mg (OEt) 2 , end group accuracy is also not achievable as a result of the weakly coordinated ethoxide ligands acting as chain transfer species. The resulting polymer is an ethoxy- or hydroxy-terminated species.
작용기 화학양론 및 분해 특성 모두를 조절하기 위한 능력은 PPF의 유용성에 대한 중요하다. PPF가 완전한 생체흡수성 물질이 되도록 MAn 및 PO의 혼입은 손쉬운 가수분해가 진행될 수 있고, 쉽게 분해되지 않는 연속적인 PO 반복 단위들 사이에 폴리에테르 연결기를 혼입할 수 있는 부반응을 회피할 수 있는 폴리에스테르를 생산하도록 완벽하게 교대되어야 한다. 제어된 분해는 조직이 성장됨에 따라 스캐폴드가 분해될 수 있는 다수의 응용분야에서 중요하고, 이는 스캐폴드의 기계성 기여(mechanical contribution)를 최대화하고, 골 조직로의 효과적인 대체를 보장한다. 더 낮은 분자량 분포 (Ð M)를 갖는 중합체는 높은 Ð M 중합체보다 더 균일하게 분해되고, 이는 스캐폴드 분해에 대해 더 나은 제어를 가능하게 한다.The ability to modulate both functional stoichiometry and degradation properties is important for the utility of PPF. The incorporation of MAn and PO such that PPF is a fully bioabsorbable material can be easily hydrolyzed and avoids side reactions that can incorporate polyether linkers between successive PO repeat units that are not readily degraded. It must be perfectly shifted to produce Controlled degradation is important in many applications where scaffolds can degrade as tissue grows, which maximizes the mechanical contribution of the scaffold and ensures effective replacement with bone tissue. Polymers with a lower molecular weight distribution ( Ð M ) degrade more uniformly than high Ð M polymers, which allows better control over scaffold degradation.
신체에 의한 이식 거부를 최소화하고 회복 과정을 촉진하기 위해, 바이오콘주게이트를 갖는 이식물의 표면의 중합후 개질을 광범위하게 조사하였다. 스캐폴드 표면에 대한 소분자 및 폴리펩타이드의 첨가는 세포 부착과 스캐폴드의 표면 상에의 분산을 지원하는 것을 나타내었다. 게다가, 폴리펩타이드의 선별적 선택으로 이 세포의 분화는 특정된 조직 성장 (예를 들어 골 조직)을 생성하기 위해 표적화될 수 있다. 그러나, 조직 성장 회복을 위한 스캐폴드는 세포 부착, 증식, 및 분화에 영향을 주어 원하는 조직만이 형성되는 것을 보장하여야 하고, 이는 아직 작용화된 PPF를 사용하여 실증되지 않았다. 가혹한 광화학적 가교결합 조건은 대부분 작용기를 파괴하고, 이전에 기재된 방법을 사용하여 생체활성 종을 혼입하는 능력을 제한하였다.In order to minimize transplant rejection by the body and to facilitate the healing process, post-polymerization modification of the surface of the implant with the bioconjugate has been extensively investigated. The addition of small molecules and polypeptides to the scaffold surface has been shown to support cell adhesion and dispersion on the surface of the scaffold. In addition, with the selective selection of polypeptides, the differentiation of these cells can be targeted to produce specified tissue growth ( eg bone tissue). However, scaffolds for tissue growth recovery should affect cell adhesion, proliferation, and differentiation to ensure that only the desired tissue is formed, which has not yet been demonstrated using functionalized PPF. Severe photochemical crosslinking conditions mostly destroy functional groups and limit the ability to incorporate bioactive species using the methods previously described.
그러나, 현재 PPF 중합체에 대한 문제 중 하나는 비-작용화된 PPF는 세포와 상호작용하지 않고, 이는 성공적인 생체적합물질에 대한 중요한 요건이다. 그러므로, PPF 특성은 또한 그것의 합성 방법이 개선되었고, 이는 이미 그것의 완전하게 생체흡수성 특징 및 관측가능한 독성의 결여의 결과로서 골 조직 엔지니어링의 기본 요건의 일부를 충족시키지만 더 개선될 것이 필요하다. 이해될 수 있는 바와 같이, 합성 중합체 생물활성 특성을 개선하기 위한 일반 경로는 원하는 특성을 얻거나 또는 얻을 수 있는 것을 갖도록 중합체를 작용화하는 것이다. 최종 목표는 PPF 생체활성을 개선하기 위한 것이기 때문에, PPF에 표면 개질이 진행되고 프린팅 이후에 도움이 되는 생물활성 분자를 부착하는 능력을 부여하는 "클릭" 유형 또는 다른 반응이 진행될 수 있는 하나 이상의 작용기를 부가하는 능력이 요구된다. However, one of the problems with current PPF polymers is that non-functionalized PPFs do not interact with cells, which is an important requirement for successful biocompatible materials. Therefore, PPF properties have also improved its synthetic method, which already meets some of the basic requirements of bone tissue engineering as a result of its completely bioabsorbable characteristics and lack of observable toxicity, but needs to be further improved. As can be appreciated, a general route for improving synthetic polymer bioactive properties is to functionalize the polymer to obtain or have the desired properties. Since the final goal is to improve PPF bioactivity, one or more functional groups that can undergo a "click" type or other reaction that give the PPF the ability to undergo surface modification and attach helpful bioactive molecules after printing. The ability to add is required.
따라서, 당업계에서 필요한 것은 조절가능한 기계적 특성을 갖고, 3-D 프린팅 이후에 표면 개질을 진행하고, 도움이 되는 생물활성 분자를 부착하는 능력을 이에 부여하는 "클릭" 유형 또는 다른 반응이 진행될 수 있는 PPF에 대해 하나 이상의 작용기로 작용화된 잘 정의된 무독성의 생분해성 PPF 중합체뿐만 아니라 이러한 중합체의 제조 및 사용을 위한 방법이다.Thus, what is needed in the art is that a "click" type or other reaction can proceed that has controllable mechanical properties and confers on it surface modification after 3-D printing and confers the ability to attach helpful bioactive molecules to it. Well-defined, non-toxic, biodegradable PPF polymers functionalized with one or more functional groups for PPF as well as methods for the preparation and use of such polymers.
발명의 요약Summary of the Invention
하나 이상의 구현예에서, 본 발명은 3-D 프린팅 이후에 표면 개질을 진행하고, 도움이 되는 생물활성 분자를 부착하는 능력을 이에 부여하는 "클릭" 유형 또는 다른 반응이 진행될 수 있는 이러한 PPF에 대해 하나 이상의 작용기로 작용화된 잘 정의된 무독성의 생분해성 PPF 중합체뿐만 아니라 이러한 중합체의 제조 및 사용을 위한 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 이들 작용화된 PPF 중합체는 2-단계 공정을 사용하여 형성되고, 여기서 말단 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) (PPM) 중합체 중간체는 작용성 말단기를 갖는 개시 알코올 및 마그네슘 촉매를 사용하여 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 개환 중합에 의해 제1 단계에서 형성된다. PPM 중합체 중간체는 이후 제2 단계에서 이성질체화되어 말단 작용화된 PPF 중합체를 형성한다. 일부 다른 구현예에서, 본 발명은 이들 PPF 물질에 일부 작은 생물활성 분자를 부착하기 위한 능력을 제공하는 작용성 부위를 첨가하도록 ROP를 통해 PPF를 합성하기 위해 사용되는 공단량체 중 하나를 작용화시킴으로써 신규한 작용화된 PPF 중합체를 얻는다. 산화프로필렌 공단량체는 본 발명의 이들 구현예를 작용화를 위해 선택되었고, 이는 말레산 무수물로부터의 알켄 결합이 중합체의 광-가교결합 부위로서 작용하고, 이는 말레산 무수물 공단량체를 작용화하기 위한 반응 부위를 찾는 것을 어렵게 만든다.In one or more embodiments, the present invention relates to such PPFs, which may undergo a “click” type or other reaction that proceeds to surface modification after 3-D printing and confers upon it the ability to attach helpful bioactive molecules. Well defined, non-toxic, biodegradable PPF polymers functionalized with one or more functional groups, as well as methods for the preparation and use of such polymers. In some embodiments, these functionalized PPF polymers are formed using a two-step process, wherein the terminal functionalized poly (propylene maleate) (PPM) polymer intermediate has a starting alcohol and magnesium catalyst with functional end groups It is formed in the first step by ring-opening polymerization of maleic anhydride and propylene oxide using. The PPM polymer intermediate is then isomerized in the second step to form a terminal functionalized PPF polymer. In some other embodiments, the present invention provides by functionalizing one of the comonomers used to synthesize PPF via ROP to add functional sites that provide the ability to attach some small bioactive molecules to these PPF materials. A novel functionalized PPF polymer is obtained. Propylene oxide comonomers were chosen for functionalizing these embodiments of the invention, in which alkene bonds from maleic anhydride act as photo-crosslinking sites of the polymer, which is intended to functionalize maleic anhydride comonomers. This makes it difficult to find the reaction site.
이들 구현예에서, 산화프로필렌 작용화된 공단량체는 우선 상 이동 화학을 사용하여 얻어지고, 정제 이후 신규한 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 형성하기 위해 마그네슘 촉매를 사용하여 말레산 무수물 및 개시 알코올 (작용화되거나 또는 작용화되지 않을 수 있음)과 중합되고, 이는 이후 이성질체화되어 본 발명의 신규한 작용화된 PPF 중합체를 형성한다. 본 발명의 다양한 구현예에 따른 작용화된 공단량체 및 중합체의 화학 구조는 1H NMR, 13C NMR 및 1H-1H COSY 분광법을 특징으로 한다. 중합체의 높은 말단기 정확도는 MALDI-ToF 질량 분광법에 의해 제공되었다. 본 발명의 다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 약 1000-2000 Da의 분자량을 가졌고, 이는 PPF 스캐폴드를 제조하기 위한 3D 프린팅에 적합하다. 또한, 이들 신규한 작용화된 PPF 중합체는 낮은 분산도를 나타내었다. 나아가, 이들 작용화된 PPF 중합체에 부착된 충분한 작용기가 완전한 뼈 및/또는 다른 조직 엔지니어링 디바이스에 대해 변형되는 강력한 능력을 갖는 작용화된 PPF 스캐폴드를 제조하기 위한 종래의 광 가교결합으로의 PPF 구조체로의 3D 프린팅을 견디는 것으로 밝혀졌다. In these embodiments, the propylene oxide functionalized comonomers are first obtained using phase transfer chemistry, followed by maleic anhydride and a magnesium catalyst to form new functionalized poly (propylene maleate) polymers after purification. Polymerize with the starting alcohol (which may or may not be functionalized) which is then isomerized to form the novel functionalized PPF polymer of the present invention. The chemical structures of the functionalized comonomers and polymers according to various embodiments of the invention are characterized by 1 H NMR, 13 C NMR, and 1 H- 1 H COSY spectroscopy. The high end group accuracy of the polymer was provided by MALDI-ToF mass spectroscopy. In various embodiments of the present invention, the functionalized PPF polymer of the present invention had a molecular weight of about 1000-2000 Da, which is suitable for 3D printing to prepare PPF scaffolds. In addition, these novel functionalized PPF polymers exhibited low dispersion. Furthermore, PPF structures with conventional light crosslinks to produce functionalized PPF scaffolds with strong ability to modify sufficient functional groups attached to these functionalized PPF polymers to complete bone and / or other tissue engineering devices. It has been shown to withstand 3D printing of furnaces.
제1 양태에서, 본 발명은 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 말레산 무수물 단량체의 이성질체화된 잔기 및 작용화된 산화프로필렌 단량체의 잔기를 포함한다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 작용화된 개시 알코올의 잔기를 포함한다. In a first aspect, the present invention relates to terminal or monomerically functionalized poly (propylene fumarate) polymers. In at least one embodiment, the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the present invention comprises isomerized residues of maleic anhydride monomers and residues of functionalized propylene oxide monomers. In one or more of these embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the invention comprise residues of the functionalized starting alcohol.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다:In one or more embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention having the formula:
식 중, n은 1 내지 1000의 정수이고; R은 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다: Wherein n is an integer from 1 to 1000; R is a functional group selected from the group consisting of alkyne group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctyne group, cyclooctyne group, ketone group, aldehyde group, tertiary halogen group, and combinations thereof. In one or more embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention having the formula:
식 중, n은 1 내지 1000의 정수이다. In formula, n is an integer of 1-1000.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 작용화된 개시 알코올은 프로파르길 알코올, 알릴 알코올, 4-디벤조사이클로옥티놀, 4-하이드록시부탄-2-온, 3-하이드록시프로판-2-온, 5-하이드록시펜탄-2-온, 6-하이드록시헥산-2-온, 7-하이드록시헵탄-2-온, 8-하이드록시옥탄-2-온, 5-노르보넨-2-올, α-브로모이소부티릴 4-메탄올 벤질메타노에이트, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. In one or more embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention, wherein the functionalized starting alcohol Silver propargyl alcohol, allyl alcohol, 4-dibenzocyclooctinol, 4-hydroxybutan-2-one, 3-hydroxypropan-2-one, 5-hydroxypentan-2-one, 6-hydroxy Hydroxyhexan-2-one, 7-hydroxyheptan-2-one, 8-hydroxyoctan-2-one, 5-norbornene-2-ol, α-bromoisobutyryl 4-methanol benzylmethanoate Or combinations thereof.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 작용화된 산화프로필렌 단량체는 알킨 작용화된 산화프로필렌, 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO), 글리시딜 프로파르길 에테르, (±)-에피클로로히드린, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 작용화된 개시 알코올은 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기, 및 이들의 조합으로부터 선택된 작용기를 포함한다.In one or more embodiments, the terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention, wherein the functionalized propylene oxide The monomers may be alkyne functionalized propylene oxide, 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO), glycidyl propargyl ether, (±) -epichlorohydrin, or their Selected from combinations. In one or more embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention, wherein the functionalized starting alcohol And a functional group selected from alkyne group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctyne group, cyclooctyne group, ketone group, aldehyde group, tertiary halogen group, and combinations thereof.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다:In one or more embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention having the formula:
식 중, n은 1 내지 100의 정수이고; R은 벤질기, 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기 및 폴리(에틸렌 글리콜)기, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 작용기이고; R'는 작용기, 또는 작용기를 갖는 알킬 또는 아릴기이고, 상기 작용기는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 할라이드기, 또는 이들의 조합이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기로부터 선택된 화학식을 갖는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다:Wherein n is an integer from 1 to 100; R is a benzyl group, alkyne group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctyne group, cyclooctyne group, ketone group, aldehyde group, tertiary halogen group and poly (ethylene glycol) group, or these Is a functional group selected from the combination of; R 'is a functional group or an alkyl or aryl group having a functional group, said functional group being an alkyne group, alkene group, hydroxyl group, protected hydroxyl group, thiol group, halide group, or a combination thereof. In one or more embodiments, terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the first aspect of the present invention having the formula selected from:
식 중, n은 1 내지 100의 정수이다.In formula, n is an integer of 1-100.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 약 0.7 kDa 내지 약 100,000 kDa의 수평균 분자량 (M n )을 갖는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 약 1.01 내지 약 1.8의 다분산도 지수 (Ð M)를 갖는 본 발명의 제1 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다.In at least one embodiment, the terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the present invention has a number average molecular weight ( M n ) of about 0.7 kDa to about 100,000 kDa as mentioned above in the first aspect of the present invention. Any one or more of the embodiments. In at least one embodiment, the terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the present invention has the above-mentioned embodiment of the first aspect of the invention having a polydispersity index ( Ð M ) of about 1.01 to about 1.8. Any one or more of the examples.
제2 양태에서, 본 발명은 작용기, 또는 작용기를 포함하는 알킬 또는 아릴기에 직접적으로 또는 에테르 결합을 통해 연결된 글리시딜기를 포함하는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 형성하기 위한 작용화된 산화프로필렌 단량체에 관한 것이고, 여기서 작용기는 상응하는 작용기와 함께 클릭 반응에 유입될 수 있다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 작용기는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. In a second aspect, the present invention provides a functionalization for forming a monomer functionalized poly (propylene fumarate) polymer comprising a glycidyl group linked directly or via an ether bond to a functional group or an alkyl or aryl group comprising the functional group. Propylene oxide monomer, wherein a functional group can be introduced into the click reaction with the corresponding functional group. In one or more of these embodiments, the functional group is selected from an alkyne group, alkene group, hydroxyl group, protected hydroxyl group, or a combination thereof.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 본 발명의 제2 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 작용화된 단량체는 글리시딜 프로파르길 에테르이다. 하나 이상의 구현예에서,본 발명의 작용화된 단량체는 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제2 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다:In one or more embodiments, the functionalized monomers of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the second aspect of the present invention, wherein the functionalized monomers are glycidyl propargyl ethers. In one or more embodiments, the functionalized monomers of the invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the second aspect of the invention having the formula:
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 본 발명의 제2 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 작용화된 단량체는 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제2 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함한다:In one or more embodiments, the functionalized monomers of the present invention comprise any one or more of the above-mentioned embodiments of the second aspect of the present invention, wherein the functionalized monomers are 2-[[(2-nitrophenyl ) Methoxy] methyl] oxirane (NMMO). In one or more embodiments, the functionalized monomers of the invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the second aspect of the invention having the formula:
제3 양태에서, 본 발명은 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제1 양태의 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 형성하기 위한 작용화된 산화프로필렌 단량체에 관한 것이다:In a third aspect, the invention relates to a functionalized propylene oxide monomer for forming the monomer functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the first aspect of the invention having the formula:
식 중, R은 작용기, 또는 작용기를 포함하는 알킬 또는 아릴기이고, 이는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 할라이드기, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌 단량체는 하기 화학식을 갖는다:Wherein R is a functional group or an alkyl or aryl group comprising a functional group, which is selected from an alkyne group, an alkene group, a hydroxyl group, a protected hydroxyl group, a thiol group, a halide group, or a combination thereof. In one or more of these embodiments, the functionalized propylene oxide monomer has the formula:
제4 양태에서, 본 발명은 하기 화학식을 갖는 본 발명의 제1 양태의 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 형성하기 위한 작용화된 산화프로필렌 단량체에 관한 것이다:In a fourth aspect, the invention relates to a functionalized propylene oxide monomer for forming the monomer functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the first aspect of the invention having the formula:
제5 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 본 발명의 제1 양태의 말단 또는 단량체 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다: 작용성 말단기를 더 포함하는 개시 알코올을 준비하는 단계; 적절한 용기에서 개시 알코올, 마그네슘 촉매, 말레산 무수물, 및 산화프로필렌을 조합시키고, 적합한 용매를 부가하는 단계; 용기를 밀봉하고, 이후 가열하여 개시 알코올에 의해 개시되는 말레산 무수물과 산화프로필렌 사이의 개환 중합 반응을 야기하고/거나 유지하고, 그것에 의해 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 형성하는 단계; 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 수집하고 정제하는 단계; 및 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체에 대해 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 이성질체화하는 단계. 하나 이상의 이들 구현예에서, 상기 조합에서의 마그네슘 촉매에 대한 개시 알코올의 몰비는 약 1:1이다.In a fifth aspect, the present invention relates to a method for preparing the terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the first aspect of the invention, comprising: a disclosure further comprising a functional end group Preparing alcohol; Combining the starting alcohol, magnesium catalyst, maleic anhydride, and propylene oxide in a suitable vessel and adding a suitable solvent; The vessel is sealed and then heated to cause and / or maintain a ring-opening polymerization reaction between the maleic anhydride and propylene oxide initiated by the starting alcohol, thereby producing a poly (propylene maleate) polymer comprising functional end groups. Forming; Collecting and purifying the poly (propylene maleate) polymer comprising functional end groups; And isomerizing the poly (propylene maleate) polymer comprising the functional end group to the poly (propylene fumarate) polymer comprising the functional end group. In one or more of these embodiments, the molar ratio of starting alcohol to magnesium catalyst in the combination is about 1: 1.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 단량체 (말레산 무수물 및 작용화된 및/또는 미작용화된 산화프로필렌)의 총 몰수에 대한 개시 알코올의 몰의 비는 약 1:5 내지 약 1:1000이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 용액에서의 총 단량체 농도 (말레산 무수물 및 작용화된 및/또는 미작용화된 산화프로필렌)는 약 0.5M 내지 약 5.0M이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 적합한 용매는 톨루엔 또는 헥산이다.In one or more embodiments, the process of the invention comprises any one or more of the abovementioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein the monomers (maleic anhydride and functionalized and / or unfunctionalized propylene oxide The ratio of moles of starting alcohol to the total moles of) is from about 1: 5 to about 1: 1000. In at least one embodiment, the process of the invention comprises any one or more of the abovementioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein the total monomer concentration (maleic anhydride and functionalized and / or Unfunctionalized propylene oxide) is about 0.5M to about 5.0M. In at least one embodiment, the process of the invention comprises any one or more of the abovementioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein a suitable solvent is toluene or hexane.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 가열 단계는 약 40℃ 내지 약 100℃의 온도로 상기 용기를 가열하는 것을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 적합한 용매는 헥산이고, 가열 단계는 약 45℃의 온도로 상기 용기를 가열하는 것을 포함한다.In one or more embodiments, the method of the present invention comprises any one or more of the aforementioned embodiments of the fifth aspect of the present invention, wherein the heating step heats the vessel to a temperature of about 40 ° C to about 100 ° C. It involves doing. In at least one embodiment, the process of the invention comprises any one or more of the abovementioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein the suitable solvent is hexane and the heating step is carried out at a temperature of about 45 ° C. Heating.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 개시 알코올은 벤질 알코올, 프로파르길 알코올, 알릴 알코올, 4-디벤조사이클로옥티놀, 4-하이드록시부탄-2-온, 3-하이드록시프로판-2-온, 5-하이드록시펜탄-2-온, 6-하이드록시헥산-2-온, 7-하이드록시헵탄-2-온, 8-하이드록시옥탄-2-온, 5-노르보넨-2-올, α-브로모이소부티릴 4-메탄올 벤질메타노에이트, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 개시 알코올의 작용성 말단기는 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기, 폴리(에틸렌 글리콜) 기 및 이들의 조합을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 방법은 본 발명의 제5 양태의 상기 언급된 구현예 중 임의의 하나 이상을 포함하고, 여기서 마그네슘 촉매는 Mg(BHT)2(THF)2를 포함한다.In at least one embodiment, the process of the invention comprises any one or more of the abovementioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein the starting alcohol is benzyl alcohol, propargyl alcohol, allyl alcohol, 4-di Benzocyclooctinol, 4-hydroxybutan-2-one, 3-hydroxypropane-2-one, 5-hydroxypentan-2-one, 6-hydroxyhexan-2-one, 7-hydroxyheptane 2-one, 8-hydroxyoctan-2-one, 5-norbornene-2-ol, α-bromoisobutyryl 4-methanol benzylmethanoate, and combinations thereof. In one or more embodiments, the methods of the present invention comprise any one or more of the aforementioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein the functional end groups of the starting alcohol are alkyne groups, propargyl groups, allyl groups , Alkene groups, 4-dibenzocyclooctyne groups, cyclooctyne groups, ketone groups, aldehyde groups, tertiary halogen groups, poly (ethylene glycol) groups, and combinations thereof. In one or more embodiments, the process of the invention comprises any one or more of the above-mentioned embodiments of the fifth aspect of the invention, wherein the magnesium catalyst comprises Mg (BHT) 2 (THF) 2 .
제6 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 본 발명의 제1 양태의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다: 작용화된 산화프로필렌을 제조하는 단계; 마그네슘 촉매의 존재 하에 작용화된 산화프로필렌을 말레산 무수물 및 개시 알코올을 반응시켜 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 형성하는 단계; 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 염기와 반응시킴으로써 이를 이성질체화시켜 본 발명의 제1 양태의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 형성하는 단계. 하나 이상의 이들 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌은 알킨 작용화된 산화프로필렌, 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO), 글리시딜 프로파르길 에테르, (±)-에피클로로히드린 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 이들 구현예들 중 일부에서, 개시 알코올은 벤질 알코올, 프로파르길 알코올, 알릴 알코올, 4-디벤조사이클로옥티놀, 4-하이드록시부탄-2-온, 3-하이드록시프로판-2-온, 5-하이드록시펜탄-2-온, 6-하이드록시헥산-2-온, 7-하이드록시헵탄-2-온, 8-하이드록시옥탄-2-온, 5-노르보넨-2-올, α-브로모이소부티릴 4-메탄올 벤질메타노에이트, 및 이들의 조합으로부터 선택된 작용화된 개시 알코올이다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 금속 촉매는 마그네슘 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (Mg(BHT)2(THF)2)이다.In a sixth aspect, the present invention relates to a method for preparing the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the first aspect of the present invention comprising: preparing a functionalized propylene oxide; Reacting propylene oxide functionalized in the presence of a magnesium catalyst with maleic anhydride and starting alcohol to form a functionalized poly (propylene maleate) polymer; Isomerizing the functionalized poly (propylene maleate) polymer by reacting it with a base to form the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the first aspect of the present invention. In one or more of these embodiments, the functionalized propylene oxide is selected from alkyne functionalized propylene oxide, 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO), glycidyl propargyl ether, ( ±) -epichlorohydrin or a combination thereof. In some of these embodiments, the starting alcohol is benzyl alcohol, propargyl alcohol, allyl alcohol, 4-dibenzocyclooctinol, 4-hydroxybutan-2-one, 3-hydroxypropan-2-one, 5-hydroxypentan-2-one, 6-hydroxyhexan-2-one, 7-hydroxyheptan-2-one, 8-hydroxyoctan-2-one, 5-norbornene-2-ol, α -Bromoisobutyryl 4-methanol benzylmethanoate, and combinations thereof. In one or more of these embodiments, the metal catalyst is
제7 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 본 발명의 제1 양태의 작용화된 단량체를 제조하는 방법에 관한 것이다: 수산화나트륨 (NaOH), 수산화칼륨 (KOH), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 염기를 함유하는 수용액에 프로파르길 알코올을 첨가하는 단계; 적합한 유기 용매 중에 (±)-에피클로로히드린 및 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트를 용해시키는 단계; 프로파르길 알코올 용액에 용액 및 H2O를 첨가하는 단계; 및 글리시딜 프로파르길 에테르를 제조하기 위한 불활성 분위기 하에 반응을 진행시키는 단계.In a seventh aspect, the present invention relates to a method of preparing the functionalized monomer of the first aspect of the present invention comprising: sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), and combinations thereof Adding propargyl alcohol to an aqueous solution containing a base selected from; Dissolving (±) -epichlorohydrin and tetrabutylammonium hydrogensulfate in a suitable organic solvent; Adding a solution and H 2 O to the propargyl alcohol solution; And proceeding the reaction under an inert atmosphere to prepare glycidyl propargyl ether.
이들 구현예들 중 일부에서, 프로파르길 알코올을 첨가하는 단계는 교반하면서 약 -10℃ 내지 약 30℃의 온도에서 수산화나트륨 (NaOH)의 수용액에 프로파르길 알코올을 적가하는 것을 포함하고, 여기서 수산화나트륨 (NaOH)의 수용액은 약 20 중량% 내지 약 50중량%의 NaOH를 포함하고; 용해 단계에서의 유기 용매는 헥산을 포함하고; 반응을 진행시키는 단계는 반응 온도를 주위 온도로 증가시키며, N2 블랭킷 하에서 약 1 시간 내지 약 24 시간 동안 반응을 지속시키는 것을 포함한다. 일부 다른 구현예에서, 본 방법은 추가로 하기를 포함한다: 반응을 켄칭시키는 단계; 적합한 유기 용매로 조 생성물을 추출하는 단계; 및 칼럼 크로마토그래피 또는 증류로 조 생성물을 정제시켜 정제된 글리시딜 프로파르길 에테르를 생성하는 단계.In some of these embodiments, adding propargyl alcohol comprises adding dropwise propargyl alcohol to an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) at a temperature of about −10 ° C. to about 30 ° C. while stirring. The aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) comprises from about 20% to about 50% by weight NaOH; The organic solvent in the dissolution step comprises hexane; Advancing the reaction includes increasing the reaction temperature to ambient temperature and continuing the reaction for about 1 hour to about 24 hours under an N 2 blanket. In some other embodiments, the method further comprises: quenching the reaction; Extracting the crude product with a suitable organic solvent; And purifying the crude product by column chromatography or distillation to produce purified glycidyl propargyl ether.
제8 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 작용화된 단량체를 제조하는 방법에 관한 것이다: 적합한 유기 용매에 o-니트로벤질 알코올을 용해시키는 단계; 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트 및 염기를 함유한 수용액을 o-니트로벤질 알코올 용액에 첨가하는 단계로서, 상기 염기는 수산화나트륨 (NaOH), 수산화칼륨 (KOH), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단계; (±)-에피클로로히드린을 첨가하는 단계; 및 반응을 진행시켜 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 생성하는 단계. 하나 이상의 이들 구현예에서, 본 방법은 추가로 하기 단계를 포함한다: 적합한 유기 용매로 조 생성물을 추출하는 단계; 및 칼럼 크로마토그래피 또는 증류에 의해 조 생성물을 정제하여 정제된 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 생성하는 단계.In an eighth aspect, the present invention relates to a method of preparing a functionalized monomer comprising: dissolving o -nitrobenzyl alcohol in a suitable organic solvent; Adding an aqueous solution containing tetrabutylammonium hydrogensulfate and a base to an o -nitrobenzyl alcohol solution, the base selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), and combinations thereof step; Adding (±) -epichlorohydrin; And advancing the reaction to produce 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO). In one or more of these embodiments, the method further comprises the following steps: extracting the crude product with a suitable organic solvent; And purifying the crude product by column chromatography or distillation to produce purified 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO).
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 제1 양태의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 포함하는 3-D 프린팅된 중합체 스캐폴드에 관한 것이다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 3-D 프린팅된 중합체 스캐폴드는 추가로 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체에 결합된 복수의 생체활성 물질을 포함한다.In another aspect, the invention relates to a 3-D printed polymer scaffold comprising the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the first aspect of the invention. In one or more of these embodiments, the 3-D printed polymer scaffold further comprises a plurality of bioactive materials bound to the functionalized poly (propylene fumarate) polymer.
본 발명의 특징 및 장점의 보다 완전한 이해를 위해, 하기의 수반되는 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 이하 참조한다:
도 1은 촉매로서 Mg(BHT)2(THF)2를 사용하는 DP 10 벤질 알코올 개시된 폴리(프로필렌 말레에이트) (표 2, 항목 1)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6).
도 2는 촉매로서 Mg(BHT)2(THF)2를 사용하는 DP 25 프로파르길 알코올 개시된 폴리(프로필렌 말레에이트) (표 2, 항목 6)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6).
도 3은 촉매로서 Mg(BHT)2(THF)2를 사용하는 DP 25 4-하이드록시부탄-2-온 개시된 폴리(프로필렌 말레에이트) (표 2, 항목 10)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6).
도 4는 헥산 (표 2, 항목 6)에서 생성된 (상부) 전구체 DP25 프로파르길 알코올-개시된 PPM 및 이성질체화 이후의 (하부) 수득한 프로파르길 알코올-개시된 PPF의 1H NMR 스펙트럼 비교 (500 MHz, CDCl3, 303 K)이다.
도 5a-b는 [MAn]0 : [PO]0 : [BnOH]0 : [촉매]0 = 25 : 25 : 1 : 1, 총 초기 단량체 농도 = 2 M로 톨루엔 중에서 80℃에서 수행된 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 공중합체 대한 동력학 플롯 (도 5a) 및 폴리(스티렌) 표준에 대한 SEC에 의해 결정되는 동일한 공중합체 대한 증가된 단량체 전환율에 대한 M n (다이아몬드형) 및 Ð M (정사각형)에서의 변화를 나타내는 그래프 (도 5b)이다.
도 6은 일정 범위의 개시된 종을 사용한 다양한 정도의 중합시 PPF에 대한 M n (고체 형상) 및 (중공 형상)을 나타내는 그래프이다. 분자량은 표준에 대한 SEC에 의해 결정된다.
도 7은 DP 10 벤질 알코올 개시된 PPM (표 2, 항목 1)에 대한 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, CDCl3, 303 K).
도 8은 DP 25 벤질 알코올 개시된 PPM (표 2, 항목 2)에 대한 SEC 크로마토그램이다. 분자량은 폴리(스티렌) 표준에 대해 결정된다.
도 9는 DP 25 프로파르길 알코올 개시된 PPM (표 2, 항목 6)에 대한 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, DMSO-d 3, 303 K).
도 10은 DP 25 프로파르길 알코올 개시된 PPM (표 2, 항목 6)에 대한 SEC 크로마토그램이다. 분자량은 폴리(스티렌) 표준에 대해 결정된다.
도 11은 DP 25 4-하이드록시부탄-2-온 개시된 PPM (표 2, 항목 10)에 대한 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, CDCl3, 303 K).
도 12는 DP 25 4-하이드록시부탄-2-온 개시된 PPM (표 2, 항목 10)에 대한 SEC 크로마토그램이다. 분자량은 폴리(스티렌) 표준에 대해 결정된다.
도 13은 60℃에서 헥산 중에 중합된 DP 25 벤질 알코올 개시된 PPM (표 3, 항목 2)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, CDCl3, 303 K).
도 14는 60℃에서 헥산 중에 중합된 DP 25 벤질 알코올 개시된 PPM (표 3, 항목 2)의 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, CDCl3, 303 K).
도 15는 45℃에서 헥산 중에 중합된 DP 25 벤질 알코올 개시된 PPM (표 3, 항목 2)에 대한 SEC 크로마토그램이다. 분자량은 폴리(스티렌) 표준에 대해 결정된다.
도 16은 아자이드-작용화된 GRGDS (N3-GRGDS) 폴리펩타이드 서열에 대한 ESI 스펙트럼이다.
도 17은 라이브/데드® 검정에 의해 결정되는 프로파르길 알코올-작용화된 PPF 및 GRGDS-PPF 바이오콘주게이트 필름에 대한 프로파르길 알코올-작용화된 PPF, 물리적으로 흡착된 N3-GRDGS의 세포 생존비를 나타내는 그래프이다.
도 18은 글리시딜 프로파르길 에테르 (하부), 프로파르길 알코올 (중간) 및 에피클로로히드린 (상부)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 19는 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 20은 트랜스-폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 21은 트랜스-폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물)의 정량적 13C NMR 스펙트럼이다.
도 22는 이성질체화 이전 (하부) 및 이후 (상부)의 폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란-코-말레산 무수물)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 23은 트랜스-폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란-코-말레산 무수물)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 24는 트랜스-폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란-코-말레산 무수물)의 13C NMR 스펙트럼이다.
도 25는 글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE) 및 말레산 무수물 (MA)의 공중합의 단기 동력학 연구 플롯이다.
도 26은 글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE) 및 말레산 무수물 (MA)의 공중합의 장기 동력학 연구 플롯이다.
도 27은 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO) 및 말레산 무수물 (MA)의 공중합의 동력학 연구 플롯이다.
도 28은 폴리(ECH-코-MA)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, 303 K, CDCl3).
도 29는 폴리(ECH-코-MA)의 정량적 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, 303 K, CDCl3).
도 30은 P(ECH-코-MA)의 분자량 분포의 SEC 크로마토그램이다.
도 31은 폴리(GPE-코-MA)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, 303 K, CDCl3).
도 32는 폴리(GPE-코-MA)의 정량적 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, 303 K, CDCl3).
도 33은 폴리(NMMO-코-MA)의 1H NMR 스펙트럼이다 (300 MHz, 303 K, CDCl3).
도 34는 폴리(NMMO-코-MA)의 13C NMR 스펙트럼이다 (125 MHz, 303 K, CDCl3).DETAILED DESCRIPTION For a more complete understanding of the features and advantages of the present invention, reference is now made to the detailed description of the invention in conjunction with the following accompanying drawings:
1 is a 1 H NMR spectrum of
FIG. 2 is a 1 H NMR spectrum of DP 25 propargyl alcohol initiated poly (propylene maleate) (Table 2, item 6) using Mg (BHT) 2 (THF) 2 as catalyst (300 MHz, 303 K, DMSO- d 6 ).
FIG. 3 is a 1 H NMR spectrum of DP 25 4-hydroxybutan-2-one disclosed poly (propylene maleate) (Table 2, item 10) using Mg (BHT) 2 (THF) 2 as catalyst (300 MHz, 303 K, DMSO- d 6 ).
FIG. 4 is a 1 H NMR spectrum comparison of (top) precursor DP25 propargyl alcohol-initiated PPM produced in hexane (Table 2, item 6) and propargyl alcohol-initiated PPF obtained (bottom) after isomerization ( 500 MHz, CDCl 3 , 303 K).
5a-b shows maleic acid carried out at 80 ° C. in toluene with [MAn] 0 : [PO] 0 : [BnOH] 0 : [catalyst] 0 = 25: 25: 1: 1, total initial monomer concentration = 2 M Kinetics plots for copolymers of anhydride and propylene oxide (FIG. 5A) and M n (diamond form) and Ð M (square) for increased monomer conversion for the same copolymer as determined by SEC for poly (styrene) standards A graph showing the change of (FIG. 5B).
6 shows M n (solid shape) for PPF at varying degrees of polymerization using a range of disclosed species; It is a graph showing (hollow shape). Molecular weight is Determined by the SEC for standards.
FIG. 7 is a 13 C NMR spectrum for
8 is SEC chromatogram for DP 25 benzyl alcohol initiated PPM (Table 2, item 2). Molecular weights are determined against poly (styrene) standards.
FIG. 9 is a 13 C NMR spectrum for DP 25 propargyl alcohol initiated PPM (Table 2, item 6) (125 MHz, DMSO- d 3 , 303 K).
10 is SEC chromatogram for DP 25 propargyl alcohol initiated PPM (Table 2, item 6). Molecular weights are determined against poly (styrene) standards.
FIG. 11 is 13 C NMR spectrum for DP 25 4-hydroxybutan-2-one initiated PPM (Table 2, item 10) (125 MHz, CDCl 3 , 303 K).
12 is a SEC chromatogram for DP 25 4-hydroxybutan-2-one initiated PPM (Table 2, item 10). Molecular weights are determined against poly (styrene) standards.
FIG. 13 is a 1 H NMR spectrum of DP 25 benzyl alcohol initiated PPM (Table 3, item 2) polymerized in hexane at 60 ° C. (300 MHz, CDCl 3 , 303 K).
FIG. 14 is a 13 C NMR spectrum of DP 25 benzyl alcohol initiated PPM (Table 3, item 2) polymerized in hexane at 60 ° C. (125 MHz, CDCl 3 , 303 K).
FIG. 15 is a SEC chromatogram for DP 25 benzyl alcohol initiated PPM (Table 3, item 2) polymerized in hexane at 45 ° C. FIG. Molecular weights are determined against poly (styrene) standards.
Figure 16 is an ESI spectrum for an azide-functionalized GRGDS (N 3 -GRGDS) polypeptide sequence.
FIG. 17 shows propargyl alcohol-functionalized PPF, physically adsorbed N 3 -GRDGS for propargyl alcohol-functionalized PPF and GRGDS-PPF bioconjugate films as determined by Live / Dead® Assay. It is a graph showing the cell survival ratio.
Figure 18 is a 1 H NMR spectrum of glycidyl propargyl ether (bottom), propargyl alcohol (middle) and epichlorohydrin (top).
19 is a 1 H NMR spectrum of 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane.
20 is a 1 H NMR spectrum of trans- poly (glycidyl propargyl ether- co -maleic anhydride).
21 is a quantitative 13 C NMR spectrum of trans- poly (glycidyl propargyl ether- co -maleic anhydride).
FIG. 22 is a 1 H NMR spectrum of poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane- co -maleic anhydride) before (bottom) and after (top) isomerization.
Figure 23 is a 1 H NMR spectrum of trans- poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane- co -maleic anhydride).
Figure 24 is a 13 C NMR spectrum of trans- poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane- co -maleic anhydride).
25 is a short-term kinetic study plot of the copolymerization of glycidyl propargyl ether (GPE) and maleic anhydride (MA).
FIG. 26 is a long-term kinetic study plot of the copolymerization of glycidyl propargyl ether (GPE) and maleic anhydride (MA).
FIG. 27 is a kinetics study plot of the copolymerization of 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO) and maleic anhydride (MA).
FIG. 28 is a 1 H NMR spectrum of Poly (ECH-CO - MA) (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ).
29 is a quantitative 13 C NMR spectrum of Poly (ECH-CO - MA) (125 MHz, 303 K, CDCl 3 ).
Fig. 30 is a SEC chromatogram of the molecular weight distribution of P (ECH- co- MA).
31 is a 1 H NMR spectrum of poly (GPE- nose -MA) (300 MHz, 303 K , CDCl 3).
Figure 32 is a quantitative 13 C NMR spectrum of the poly (GPE- nose -MA) (125 MHz, 303 K , CDCl 3).
33 is a 1 H NMR spectrum of poly (NMMO- nose -MA) (300 MHz, 303 K , CDCl 3).
Figure 34 is a 13 C NMR spectrum of the poly (NMMO- nose -MA) (125 MHz, 303 K , CDCl 3).
상기 제시된 바와 같이, 그것의 낮은 세포독성, 양호한 생물분해능 및 조절가능 기계적 특성으로 인하여, 폴리(프로필렌 푸마레이트) (PPF)는 뼈 또는 다른 조직 엔지니어링을 위한 스캐폴드를 제조하는 이상적인 합성 폴리에스테르이다. 그러나, 조직 엔지니어링 요건에 기초하여, PPF는 이상적으로 세포 부착, 증식 및 분화를 지원하도록 세포와의 분자 상호작용을 가져야 한다. 그러므로, 생물활성 분자 (즉 생물활성 약물, 펩타이드, 단백질, 당)을 부착하기 위한 PPF의 작용화는 골 조직 엔지니어링 응용분야에 대해 사용되는 경우에 중요한 단계이다. 합성 중합체를 개질하기 위한 보다 손쉬운 방법 중 하나는 중합후 변형을 위해 작용기를 첨가하는 것이고, 이는 중합체의 화학 구조를 변경할 것이다. PPF 화학 구조 및 그것의 합성 경로 (즉 ROCOP)에 기초하여, 작용화를 위한 2개의 잠재적 방법이 존재한다. 하나는 작용화된 개시 알코올을 통한 말단기 작용화이고, 다른 하나는 단량체 전구체의 작용화를 통한 것이고, 이는 이후 중합시 PPM/PPF 중합체 상에 작용화된 측쇄를 형성한다 ("단량체 작용화된" PPM/ PPF).As set out above, due to its low cytotoxicity, good biodegradability and controllable mechanical properties, poly (propylene fumarate) (PPF) is an ideal synthetic polyester for preparing scaffolds for bone or other tissue engineering. However, based on tissue engineering requirements, PPFs should ideally have molecular interactions with cells to support cell adhesion, proliferation and differentiation. Therefore, the functionalization of PPF to attach bioactive molecules ( ie bioactive drugs, peptides, proteins, sugars) is an important step when used for bone tissue engineering applications. One of the easier ways to modify synthetic polymers is to add functional groups for post-polymerization modification, which will alter the chemical structure of the polymer. Based on the PPF chemical structure and its synthetic route ( ie ROCOP), there are two potential methods for functionalization. One is end group functionalization via the functionalized starting alcohol, and the other is through the functionalization of the monomer precursor, which then forms functionalized side chains on the PPM / PPF polymer upon polymerization ("monomer functionalized "PPM / PPF).
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "작용화된"은 작용기를 포함하거나, 또는 포함하도록 개질된 중합체, 생체활성 물질, 또는 기타 물질을 지칭하고, 보다 넓은 용어 "작용화"는 작용기가 이에 의해 중합체, 생체활성 물질, 또는 다른 물질에 첨가되는 공정, 방법 및/또는 반응, 및 특히 (심지어 이성질체화 이전에 첨가되는 경우에) PPF 중합체에의 작용기의 첨가 및/또는 PPF 중합체에 이 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종을 첨가하기 위한 목적으로의 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종을 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "작용기" 및 "작용성 모이어티"는 화학적으로 활성 종 또는 화학적으로 활성 종을 함유하는 그룹을 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체"는 중합체에 다른 작용성 종의 생체활성 물질을 첨가하기 위한 목적을 위해 하나 이상의 작용기를 포함하는 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 지칭한다.As used herein, the term “functionalized” refers to a polymer, bioactive material, or other material that includes or is modified to include a functional group, and the broader term “functionalized” refers to Processes, methods and / or reactions added to polymers, bioactive materials, or other materials, and in particular the addition of functional groups to the PPF polymer and / or to the PPF polymer, even when added before isomerization Or a bioactive material or other functional species for the purpose of adding another functional species. Also, as used herein, the terms “functional group” and “functional moiety” are used interchangeably to refer to chemically active species or groups containing chemically active species. As used herein, a "functionalized poly (propylene fumarate) polymer" is a poly (propylene fumarate) comprising one or more functional groups for the purpose of adding bioactive materials of other functional species to the polymer. Refers to a polymer.
따라서, 용어 "말단기 작용화된," 또는 "말단기 작용화된" 또는 "말단 작용화된,"은 중합체 사슬의 말단에 작용기를 가지거나 또는 포함하도록 개질된 중합체를 지칭하도록 상호교환적으로 사용되고, 용어 "말단기 작용화," 또는 "말단기 작용화" 또는 "말단 작용화,"는 이에 의해 작용기가 중합체 사슬의 말단에 첨가되는 공정, 방법 및/또는 반응을 지칭하도록 상호교환적으로 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "단량체 작용화된"은 작용화된 단량체, 및 특히, 작용화된 산화프로필렌 단량체를 통해 중합 과정에서 첨가되는 하나 이상의 작용기를 갖는 PPM 또는 PPF 중합체를 지칭한다. 유사하게는, 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "작용성 말단기"는 중합체 사슬의 말단에 위치한 작용기를 지칭한다. 용어 "작용화된 개시 알코올"은 본원에서 마그네슘 촉매의 존재 하에 말레산 무수물 단량체 및 작용화된 또는 미작용화된 폴리산화프로필렌 단량체의 개환 공중합을 개시할 수 있는 알코올을 지칭한다.Thus, the term “terminal functionalized,” or “terminal functionalized” or “terminal functionalized,” are used interchangeably to refer to polymers modified to have or contain functional groups at the ends of the polymer chains. The term “terminal functionalization,” or “terminal functionalization” or “terminal functionalization,” are used interchangeably to refer to processes, methods and / or reactions in which functional groups are added to the ends of the polymer chain. Used. As used herein, the term “monomer functionalized” refers to a PPM or PPF polymer having functionalized monomers, and in particular one or more functional groups added in the course of polymerization via the functionalized propylene oxide monomer. Similarly, as used herein, the term "functional end group" refers to a functional group located at the end of a polymer chain. The term “functionalized initiating alcohol” refers herein to an alcohol capable of initiating ring-opening copolymerization of maleic anhydride monomers and functionalized or unfunctionalized polypropylene oxide monomers in the presence of a magnesium catalyst.
본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "생물활성 분자(들)" 및 "생체활성 물질(들)"은 세포 기능에 영향을 주는 물질을 지칭한다. 생물활성 분자는 비제한적으로, 펩타이드, 탄수화물, 단백질, 올리고뉴클레오타이드 및 소분자 약물을 포함할 수 있다.As used herein, the terms "bioactive molecule (s)" and "bioactive material (s)" refer to substances that affect cellular function. Bioactive molecules can include, but are not limited to, peptides, carbohydrates, proteins, oligonucleotides, and small molecule drugs.
용어 이성질체화는 본원에서 촉매의 존재 하에서 시스-이성질체 (PPM)를 트랜스-이성질체 (PPF) 형태로 전화시키는 반응을 지칭한다.The term isomerization refers herein to the conversion of cis -isomer (PPM) to trans- isomer (PPF) form in the presence of a catalyst.
본 발명의 PPF 중합체 상의 작용기에 부착될 수 있는 생물활성 또는 다른 작용성 종은 특별히 제한되지 않으나, 단, 이는 중합체 상의 작용기의 적어도 하나에 결합될 수 있는 모이어티를 함유하거나 또는 함유하도록 작용화된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "생물활성 분자(들)" 및 "생체활성 물질(들)"은 세포 기능에 영향을 미치는 물질을 지칭하고, 비제한적으로, 펩타이드, 탄수화물, 단백질, 올리고뉴클레오타이드 및 소분자 약물을 포함할 수 있다. 본 발명의 PPF 중합체에 부착될 수 있는 물질의 사용된 맥락에서 사용되는 바와 같이, 용어 "작용성 종"은 부가되는 장점을 제공하도록 본 발명의 작용화된 PPF 중합체에 첨가될 수 있는 생체활성 물질 이외의 물질을 지칭하고, 형광 및 다른 마커, 소분자 염료, 및/또는 할라이드 원자와 같은 것을 포함할 수 있다. 부착되는 생물활성 또는 다른 작용성 종은 크기로 제한되지 않는 한편, 이는 일반적으로 약 40,000 Da보다 더 작고, 이들이 프린팅된 또는 형성된 중합체 구조의 내면에 용이하게 도달될 수 없고 및/또는 결합이 가능하게 하는 방식으로 PPF 중합체 상의 작용기에 도달될 수 없을 정도로 크지 않아야 한다. 다양한 구현예에서, 부착되는 생물활성 또는 다른 작용성 종은 비제한적으로, 단쇄 펩타이드, 펩타이드, 단백질, 당, 탄수화물, 생물활성 약물, 올리고뉴클레오타이드, 소분자 약물, 형광 또는 다른 마커, 소분자 염료 및/또는 할라이드 원자를 포함할 수 있다.The bioactive or other functional species that can be attached to the functional groups on the PPF polymer of the present invention are not particularly limited, provided that they contain or are functionalized to contain a moiety that can be bound to at least one of the functional groups on the polymer. . As used herein, the terms “bioactive molecule (s)” and “bioactive material (s)” refer to substances that affect cellular function, including but not limited to peptides, carbohydrates, proteins, oligonucleotides, and Small molecule drugs. As used in the context of the use of materials that can be attached to the PPF polymer of the present invention, the term "functional species" can be added to the functionalized PPF polymer of the present invention to provide added benefits. It refers to materials other than and may include such as fluorescent and other markers, small molecule dyes, and / or halide atoms. The bioactive or other functional species to be attached are not limited in size, while they are generally less than about 40,000 Da, and they cannot be easily reached on the inner surface of the printed or formed polymer structure and / or enable bonding In such a way that the functional groups on the PPF polymer should not be so large that they cannot be reached. In various embodiments, the bioactive or other functional species to be attached are, but are not limited to, short chain peptides, peptides, proteins, sugars, carbohydrates, bioactive drugs, oligonucleotides, small molecule drugs, fluorescent or other markers, small molecule dyes and / or And halide atoms.
본 발명을 실시하기 위해 필요하지 않지만, 본 발명의 PPF 중합체 상의 작용기는 바람직하게는 잘 알려진 "클릭" 반응에 유입되어 중합체에 대해 바람직한 물질, 예컨대 생물활성 화합물의 중합후 첨가를 촉진할 수 있는 작용기이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "클릭 반응," "클릭 화학," "클릭 화학 방법," 및 "클릭 화학 반응,"은 하기 전제 조건을 충족시키는 "클릭" 반응으로서 당업계에서 일반적으로 지칭되는 직교 콘주게이션 반응 (orthogonal conjugation reaction)의 그룹을 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용된다: (i) 높은 수율, 거의 정량적 전환율; (ii) 생물학적으로 양호한 조건 (수용액, 주위 온도, 및 거의 생리적 pH); (iii) 제한적이거나 또는 없는 잔존 부산물. 이들 반응은 전형적으로 높은 수율로, 입체특이성으로, 넓은 범위로 간단하게 수행되고, 크로마토그래피 없이 제거될 수 있는 부산물만을 생성하고, 쉽게 제거가능한 또는 온화한 용매에서 수행될 수 있다. 유사하게, 용어 "클릭가능"은 클릭 반응을 통해 결합할 수 있는 분자 또는 작용기를 지칭한다. Although not necessary to practice the present invention, the functional groups on the PPF polymer of the present invention are preferably functional groups capable of entering a well-known "click" reaction to facilitate post-polymerization addition of the desired materials, such as bioactive compounds, to the polymer. to be. As used herein, the terms "click reaction," "click chemistry," "click chemistry method," and "click chemistry reaction," are generally referred to in the art as "click" reactions that meet the following prerequisites: Used interchangeably to refer to a group of orthogonal conjugation reactions: (i) high yield, near quantitative conversion; (ii) biologically good conditions (aqueous solution, ambient temperature, and near physiological pH); (iii) Residual by-products, with or without limitation. These reactions are typically performed simply in a wide range, in high yield, stereospecific, and produce only byproducts that can be removed without chromatography, and can be carried out in solvents that are easily removable or mild. Similarly, the term "clickable" refers to a molecule or functional group capable of binding via a click reaction.
상기 제시된 바와 같이, "클릭" 화학 개념은 현재 수많은 직교 반응 (orthogonal reaction)을 나타내고, 이는 강력하고, 선택적이고, 효율적이고, 수율이 높다. 다양한 구현예에서, 적합한 클릭 반응은 비제한적으로, 구리 (I) 구리 (I) 촉매화된 아자이드-알킨 고리화부가 (CuAAC) 반응 (휴이스겐 고리화부가 반응으로도 알려짐), 티올-엔 라디칼 첨가 반응, 옥심 리게이션 반응, 마이클-첨가 반응, 티올-마이클-첨가 반응, 만니치-유형 첨가 반응, "엔-유형" 첨가 반응, 티올-엔 라디칼 첨가, 변형 촉진된 아자이드-알킨 고리화부가 (SPAAC) 반응, 비-무흔적 스타우딩거 리게이션, 무흔적 스타우딩거 리게이션, 딜스-알더 반응, 헤테로 딜스-알더 반응, 역전자 수요 딜스-알더 반응, 탠덤 [3+2] 고리화부가-레트로-딜스-알더 (탠덤 crD-A) 반응, 티올-알킨 반응, 티올-피리딜 디설파이드 반응, 티올-할로겐 리게이션, 네이티브 화학적 리게이션(native chemical ligation), 및 티오졸리딘 리게이션 반응을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 적합한 "클릭가능" 모이어티는 비제한적으로, 알킨기, 알켄기, 아자이드기, 케톤 또는 변형된 사이클로옥틴기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 생물활성 또는 다른 작용성 종은 티올-엔 반응, 티올-인 반응, 알킨과 아자이드 사이의 1,3-쌍극성 고리화부가, 또는 생물활성 또는 다른 작용성 종 상의 작용성 모이어티와 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기 사이의 케톤과 아민 유형 반응 사이의 옥심 리게이션에 의해 본 발명의 PPF 중합체 상의 작용기에 부착될 수 있다.As suggested above, the concept of "click" chemistry currently represents a number of orthogonal reactions, which are powerful, selective, efficient, and high in yield. In various embodiments, suitable click reactions include, but are not limited to, copper (I) copper (I) catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) reactions (also known as Huisgen cyclization reactions), thiol- En radical addition reaction, oxime ligation reaction, Michael-addition reaction, thiol-michael-addition reaction, Mannich-type addition reaction, "ene-type" addition reaction, thiol-ene radical addition, modification-promoted azide-alkyne Cycloaddition (SPAAC) Reaction, Non-Stickless Studdinger Ligation, Spotless Studdinger Ligation, Diels-Alder Reaction, Hetero Diels-Alder Reaction, Reverse Electron Demand Diels-Alder Reaction, Tandem [3 + 2 Cycloaddition-retro-dils-alder (tandem crD-A) reaction, thiol-alkyne reaction, thiol-pyridyl disulfide reaction, thiol-halogen ligation, native chemical ligation, and thiozolidine And a ligation reaction. In one or more embodiments, suitable "clickable" moieties may include, but are not limited to, alkyne, alkene, azide, ketone or modified cyclooctyne groups. In at least one embodiment, the bioactive or other functional species is a thiol-ene reaction, a thiol-phosphorus reaction, a 1,3-dipolar cycloaddition between alkyne and azide, or action on a bioactive or other functional species. It can be attached to the functional groups on the PPF polymer of the invention by oxime ligation between the ketone and amine type reactions between the sex moiety and the functional groups on the functionalized PPF polymer of the invention.
말단-작용화된 PPF 중합체End-functionalized PPF Polymer
제1 양태에서, 본 발명은 무독성이고, 반응 개시제를 사용하는 3D 프린팅에 적합한 제한되고 예상되는 물질 특성을 갖고, 그것이 프린팅되거나 또는 중합체 구조를 형성된 이후에 생물활성 기로 유도될 수 있는 말단 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체에 관한 것이다. 상기 제시된 바와 같이, 일부 구현예에서 본 발명의 PPF 중합체는 중합체에 작용성 종을 첨가하기 위한 중합후 반응에 대해 유용한 작용성 말단기를 함유하고, 이는 상기 설명된 제1 단계에서 PPM 중간체를 형성하도록 사용되는 개시 알코올을 통해 이들 PPF 중합체에 도입된다. 용어 "개시 알코올" 및 "개시 알코올"은 작용성 말단기에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되는, Mg 촉매의 존재 하에서 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 개환 중합 반응을 개시하는 하이드록실기를 포함하는 분자를 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용된다. 이들 작용성 말단기의 일부 또는 모두는 중합 (단계 1) 및 본 발명의 PPF 중합체를 형성하는 이성질체화 반응 (단계 2) 모두를 견디고, 하나 이상의 작용성 종, 예컨대 생체활성 물질, 마커, 소분자 염료, 단쇄 펩타이드, 약물, 및/또는 할라이드 원자의 중합후 첨가를 위해 유용하다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "이성질체화"는 광범위하게는 시스-이성질체 (PPM)의 그것의 트랜스-이성질체 (PPF) 형태로의 전환을 지칭하거나, 또는 화학적 반응 또는 공정 ("이성질체화 반응")의 맥락에서 시스-이성질체 (PPM)를 그것의 트랜스-이성질체 (PPF) 형태로 전환시키는 반응 또는 공정을 지칭한다.In a first aspect, the present invention is non-toxic and has a limited and expected material property suitable for 3D printing using a reaction initiator and is terminally functionalized which can be induced into a bioactive group after it has been printed or formed a polymer structure. It relates to a poly (propylene fumarate) polymer. As set forth above, in some embodiments the PPF polymer of the invention contains functional end groups useful for the post-polymerization reaction to add functional species to the polymer, which forms the PPM intermediate in the first step described above. Is introduced into these PPF polymers via an initiating alcohol which is used to. The terms "initiating alcohol" and "initiating alcohol" refer to a molecule comprising a hydroxyl group which initiates a ring-opening polymerization reaction of maleic anhydride and propylene oxide in the presence of an Mg catalyst, which is directly or indirectly bound to a functional end group. Used interchangeably to refer to. Some or all of these functional end groups withstand both polymerization (step 1) and isomerization reactions (step 2) to form the PPF polymer of the present invention, and at least one functional species such as bioactive materials, markers, small molecule dyes Useful for post-polymerization addition of short chain peptides, drugs, and / or halide atoms. As used herein, the term “isomerization” broadly refers to the conversion of cis -isomer (PPM) to its trans- isomer (PPF) form, or chemical reaction or process (“isomerization reaction”). ") Refers to a reaction or process that converts the cis -isomer (PPM) to its trans- isomer (PPF) form.
사용될 수 있는 작용성 말단기는 특별히 제한되지 않으며, 단, 이는 중합 및 이성질체화 반응 이후에 그것의 반응성의 적어도 일부가 유지된다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 말단 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기는 비제한적으로, 벤질기, 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기 및 폴리(에틸렌 글리콜)기, 락톤기, 보호된 하이드록실기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "보호된 하이드록실기"는 원하는 반응이 일어나고, 이 시점에서 보호기는 양성자로 대체되어 하이드록실기를 재형성할 때까지 원하지 않는 반응을 방지하도록 수소 원자가 보호기로 대체되는 하이드록실기를 지칭한다. 당업계에서 알려진 임의의 적합한 보호기 또는 보호기들이 사용될 수 있고, 이는 비제한적으로, tert-부틸옥시카보닐 (BOC)기, 트리메틸실릴 에테르 (TMS)기, tert-부틸디메틸실릴 에테르 (TBDMS), 또는 플루오레닐메틸옥시카보닐 (FMOC) 기를 포함한다.The functional end groups which can be used are not particularly limited, provided that at least part of their reactivity is maintained after the polymerization and isomerization reaction. In at least one embodiment, the functional groups on the terminal functionalized PPF polymer of the present invention include, but are not limited to, benzyl groups, alkyne groups, propargyl groups, allyl groups, alkenes groups, 4-dibenzocyclooctin groups, cyclooctyne groups, Ketone groups, aldehyde groups, tertiary halogen groups and poly (ethylene glycol) groups, lactone groups, protected hydroxyl groups, or combinations thereof. As used herein, the term “protected hydroxyl group” refers to a hydrogen atom as a protecting group to prevent unwanted reactions until the desired reaction occurs, at which point the protecting group is replaced with a proton to re-form the hydroxyl group. Refers to the hydroxyl group being replaced. Any suitable protecting group or protecting groups known in the art can be used, including but not limited to tert -butyloxycarbonyl (BOC) groups, trimethylsilyl ether (TMS) groups, tert -butyldimethylsilyl ether (TBDMS), or Fluorenylmethyloxycarbonyl (FMOC) groups.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 PPF 중합체는 1개 초과의 상이한 말단 작용기를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 이는 1개 초과의 유형의 작용기를 갖는 개시 알코올을 사용하여 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 단일 작용화된 개시 알코올이 사용되는 경우보다 더 넓은 다분산도 및 중합체 특성에 대해 더 낮은 제어를 가진 중합체 혼합물을 야기할 것이다. 따라서, 1개 초과의 상이한 말단 작용기는 갖는 본 발명의 PPF 중합체의 제조는 바람직하게는 각각 상이한 원하는 말단 작용기를 갖는 2개의 이상의 별개의 중합체의 배치를 제조하고, 이후 이를 균질한 혼합물로 조합하여 1개 초과의 상이한 말단 작용기를 가질 수 있는 본 발명의 PPF 중합체를 형성함으로써 달성된다.In one or more embodiments, the PPF polymers of the present invention may have more than one different terminal functional group. In some embodiments, this can be accomplished using starting alcohols having more than one type of functional group. However, this method will result in polymer mixtures with broader polydispersity and lower control over polymer properties than when a single functionalized starting alcohol is used. Thus, the preparation of the PPF polymers of the invention having more than one different terminal functional groups preferably produces a batch of two or more separate polymers each having different desired terminal functional groups, which are then combined into a homogeneous mixture to 1 It is achieved by forming a PPF polymer of the invention which may have more than two different terminal functional groups.
다양한 구현예에서, 본 발명의 말단 작용화된 PPF 중합체는 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)에 의해 측정되는 약 0.7 kDa 내지 약 100,000 kDa의 수평균 분자량 (M n) 및 약 1.01 내지 약 1.8의 다분산도 지수 (Ð M)를 가질 것이다. 일부 구현예에서, 말단 작용화된 PPF 중합체는 1.0 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 5 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 8 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 10 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 1000 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 10,000 kDa 이상의 M n을 가질 것이다. 일부 구현예에서, 말단 작용화된 PPF 중합체는 90,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 80,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 70,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 60,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 50,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 40,000 kDa 이하의 M n을 가질 것이다. In various embodiments, terminally functionalized PPF polymers of the invention have a number average molecular weight ( M n ) of about 0.7 kDa to about 100,000 kDa and a polydispersity of about 1.01 to about 1.8 as measured by size exclusion chromatography (SEC). Will also have an exponent ( Ð M ). In some embodiments, the terminal functionalized PPF polymer is at least 1.0 kDa, in other embodiments, at least about 5 kDa, in other embodiments, at least about 8 kDa, in other embodiments, at least about 10 kDa, in other embodiments , At least about 1000 kDa and in other embodiments, at least about 10,000 kDa M n . In some embodiments, the terminal functionalized PPF polymer is 90,000 kDa or less, in other embodiments, about 80,000 kDa or less, in other embodiments, about 70,000 kDa or less, in other embodiments, about 60,000 kDa or less, in other embodiments , Up to about 50,000 kDa, in other embodiments, up to about 40,000 kDa M n .
일부 구현예에서, 말단 작용화된 PPF 중합체는 1.03 이상, 다른 구현예에서, 약 1.05 이상, 다른 구현예에서, 약 1.10 이상, 다른 구현예에서, 약 1.20 이상, 다른 구현예에서, 약 1.30 이상, 다른 구현예에서, 약 1.40 이상의 다분산도 지수 (Ð M)를 가질 것이다. 일부 구현예에서, 말단 작용화된 PPF 중합체는 1.70 이하, 다른 구현예에서, 약 1.60 이하, 다른 구현예에서, 약 1.50 이하, 다른 구현예에서, 약 1.40 이하, 다른 구현예에서, 약 1.30 이하, 및 다른 구현예에서, 약 1.20 이하의 Ð M을 가질 것이다.In some embodiments, the terminal functionalized PPF polymer has at least 1.03, in other embodiments, at least about 1.05, in other embodiments, at least about 1.10, in other embodiments, at least about 1.20, in other embodiments, at least about 1.30. , In other embodiments, it will have a polydispersity index ( Ð M ) of about 1.40 or greater. In some embodiments, the terminal functionalized PPF polymer is at most 1.70, in other embodiments, at most about 1.60, in other embodiments, at most about 1.50, in other embodiments, at most about 1.40, in other embodiments, at most about 1.30 , And in other embodiments, will have a Ð M of about 1.20 or less.
다양한 구현예에서, 본 발명의 말단 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In various embodiments, terminally functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention may have the following formula:
식 중, n은 1 내지 1000의 정수이고, R은 중합체에의 바람직한 물질, 예컨대 생물활성 화합물의 중합후 첨가를 위해 유용한 작용기이다. 이들 구현예들 중 일부에서, n은 100 내지 1000, 다른 구현예에서, 200 내지 1000, 다른 구현예에서, 300 내지 1000, 다른 구현예에서, 400 내지 1000, 다른 구현예에서, 1 내지 900, 다른 구현예에서, 1 내지 800, 다른 구현예에서, 1 내지 700, 및 다른 구현예에서, 1 내지 600의 정수이다. 다양한 구현예에서, R은 비제한적으로, 벤질기, 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기 및 폴리(에틸렌 글리콜)기, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예들 중 일부에서, R은 상기에서 정의된 바와 같은 클릭가능 모이어티를 포함할 수 있다.Wherein n is an integer from 1 to 1000 and R is a useful functional group for the post-polymerization addition of a preferred substance, such as a bioactive compound, to the polymer. In some of these embodiments, n is from 100 to 1000, in another embodiment, from 200 to 1000, in other embodiments, from 300 to 1000, in other embodiments, from 400 to 1000, in other embodiments, from 1 to 900, In other embodiments, it is an integer from 1 to 800, in other embodiments, from 1 to 700, and in other embodiments, from 1 to 600. In various embodiments, R is, but is not limited to, a benzyl group, alkyne group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctyne group, cyclooctyne group, ketone group, aldehyde group, tertiary halogen group and Poly (ethylene glycol) groups, and combinations thereof. In some of these embodiments, R may comprise a clickable moiety as defined above.
일부 구현예에서, 본 발명의 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the poly (propylene fumarate) polymer of the present invention may have the following formula:
식 중, n은 상기에 정의되어 있다.Wherein n is defined above.
상기 제시된 바와 같이, 본 발명의 PPF의 말단 작용기는 중합체에의 작용성 종, 예컨대 생물활성 또는 다른 유용한 물질의 중합후 첨가를 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 본 발명의 PPF 중합체에 부착되는 작용성 종은 자연적으로 그것의 원하는 작용성을 상실하지 않고 클릭 또는 다른 유형의 반응에 의해 PPF의 말단 작용기에 결합될 수 있는 작용기를 함유할 것이다. 그러나, 일부 다른 구현예에서, 본 발명의 PPF 중합체에 부착되는 작용성 종은 우선 바람직하게는 클릭 반응을 통해 사용되는 말단 작용기에 결합하는 것으로 알려진 모이어티로 작용화되어야 한다. 작용성 종에의 그것의 부착을 위한 특정 클릭가능 모이어티 및 수단은 부착되는 생물활성 또는 다른 물질 및 사용되는 특정 클릭 반응에 좌우될 것이다. 당해 분야의 숙련가는 과도한 실험 없이 부착되는 생물활성 또는 다른 물질에 적절한 클릭가능 모이어티를 부착할 수 있을 것이다. 예를 들어, 아자이드기로 작용화된 펩타이드는 휴이스겐 1,3 고리화부가 반응을 사용하여 스캐폴드 상에 알킨 말단-작용화된 PPF 사슬에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 티올기 또는 시스테인 잔기로 작용화된 펩타이드는 티올렌 반응을 사용하여 스캐폴드 상의 알켄 또는 노르보르넨 말단-작용화된 PPF 사슬에 커플링될 수 있다. As set forth above, the terminal functional groups of the PPF of the present invention can be used for the post-polymerization addition of functional species, such as bioactive or other useful materials, to the polymer. In one or more of these embodiments, the functional species attached to the PPF polymer of the invention contain functional groups that can be bound to terminal functional groups of the PPF by click or other type of reaction without naturally losing their desired functionality. something to do. However, in some other embodiments, the functional species attached to the PPF polymer of the present invention must first be functionalized with a moiety known to bind to terminal functional groups, preferably via a click reaction. The particular clickable moiety and means for its attachment to the functional species will depend on the bioactive or other substance to which it is attached and the specific click reaction used. One skilled in the art will be able to attach the appropriate clickable moiety to the bioactive or other material to which it is attached without undue experimentation. For example, a peptide functionalized with an azide group can be coupled to an alkyne end-functionalized PPF chain on a scaffold using a
본 발명의 PPF 중합체 상의 말단 작용기의 첨가는 본원에 개시되고 논의된 분자량에서 중합체의 원하는 기계적, 열, 열화, 및/또는 독성 특성에 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다.The addition of terminal functional groups on the PPF polymer of the present invention has been found to have no significant effect on the desired mechanical, thermal, degradation, and / or toxic properties of the polymer at the molecular weights disclosed and discussed herein.
단량체-작용화된 PPF 중합체Monomer-functionalized PPF polymer
제2 양태에서, 본 발명은 중합체를 형성하도록 사용되는 말레산 무수물 단량체의 이성질체화된 잔기 및 작용화된 산화프로필렌 단량체의 잔기를 포함하는 신규한 작용화된 PPF 중합체에 관한 것이다. 명백한 바와 같이, 말레산 무수물 단량체 및 작용화된 산화프로필렌 단량체의 잔기가 반응하여 중합체를 형성하는 경우에, 말레산 무수물 단량체 및 산화프로필렌은 활성 측쇄를 형성하는 작용화된 산화프로필렌 단량체의 작용기를 갖는 PPM/PPF 중합체의 골격을 형성할 것이다.In a second aspect, the present invention relates to a novel functionalized PPF polymer comprising isomerized residues of maleic anhydride monomers and residues of functionalized propylene oxide monomers used to form the polymer. As is apparent, when the residues of the maleic anhydride monomer and the functionalized propylene oxide monomer react to form a polymer, the maleic anhydride monomer and propylene oxide have the functional groups of the functionalized propylene oxide monomer forming an active side chain. Will form the backbone of the PPM / PPF polymer.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "잔기(들)"은 일반적으로 중합체 또는 대분자로 혼입되는 단량체 또는 다른 화학적 단위의 부분을 지칭하기 위해 사용된다. 나아가, 용어 "말레산 무수물 단량체의 잔기" 및 "작용화된 산화프로필렌 단량체의 잔기"는 각각 PPM 및 PPF 중합체로 혼입된 말레산 무수물 단량체 및 작용화된 산화프로필렌 단량체의 부분을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "말레산 무수물 단량체의 이성질체화된 잔기"는 구체적으로 이중 결합이 작용화된 시스 배치형태로부터 트랜스 배치형태로 이성질체화되어 PPF 중합체가 형성되는 말레산 무수물 단량체의 잔기를 지칭한다. 용어 "개시 알코올의 잔기" 또는 "개시 알코올 잔기" 등은 이것이 중합을 개시한 이후에 PPM/PPF 중합체 사슬의 말단에서 결합되어 유지되는 개시 알코올의 부분을 지칭한다. 유사하게, 용어 "작용화된 개시 알코올의 잔기" 또는 "작용화된 개시 알코올 잔기" 등은 작용화된 개시 알코올이 중합을 개시한 이후에 중합체 사슬의 말단에서 결합되어 유지되는 작용화된 개시 알코올의 작용기 또는 다른 부분을 지칭한다.As used herein, the term “residue (s)” is generally used to refer to a portion of a monomer or other chemical unit that is incorporated into a polymer or macromolecule. Further, the terms "residue of maleic anhydride monomer" and "residue of functionalized propylene oxide monomer" are used to refer to the portion of maleic anhydride monomer and functionalized propylene oxide monomer incorporated into the PPM and PPF polymer, respectively. . The term “isomerized moiety of maleic anhydride monomer” specifically refers to the residue of the maleic anhydride monomer in which the double bond isomerized from the cis configuration to the trans configuration to form a PPF polymer. The term “residue of starting alcohol” or “initiating alcohol residue” and the like refers to the portion of the starting alcohol that remains bound at the end of the PPM / PPF polymer chain after it commences the polymerization. Similarly, the term “residue of functionalized initiating alcohol” or “functionalized initiating alcohol residue” or the like refers to a functionalized initiating alcohol in which the functionalized initiating alcohol remains bound at the end of the polymer chain after initiation of the polymerization. It refers to a functional group or other part of.
다양한 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌 단량체의 잔기 상의 작용기는 비제한적으로, 알킨기, 프로파르길기, 알켄기, 하이드록실기, 케톤기, 티올기, 할라이드기, 니트로벤질기, 또는 작용기 예컨대 할라이드기, 니트로벤질기, 또는 하이드록실기로 용이하게 전환될 수 있는 기를 포함할 수 있다. 단량체 작용화 방법을 사용하는 것은 심지어 공정에 견디는 더 적은 작용기를 사용하여 유일한 말단기 작용화와 비교하여 이용가능한 작용기의 양을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명의 PPF 중합체의 단량체는 본원에 개시되고 논의된 분자량에서 중합체의 원하는 기계적, 열, 열화, 및/또는 독성 특성에 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다.In various embodiments, the functional groups on the residues of the functionalized propylene oxide monomer include, but are not limited to, alkyne groups, propargyl groups, alkenes groups, hydroxyl groups, ketone groups, thiol groups, halide groups, nitrobenzyl groups, or functional groups such as Halide groups, nitrobenzyl groups, or groups that can be easily converted to hydroxyl groups. The use of monomer functionalization methods has been found to increase the amount of functional groups available compared to unique end group functionalization even using less functional groups that withstand the process. In addition, it has been found that the monomers of the PPF polymers of the present invention have no significant effect on the desired mechanical, thermal, deterioration, and / or toxic properties of the polymers at the molecular weights disclosed and discussed herein.
다양한 구현예에서, 본 발명의 신규한 작용화된 PPF 중합체의 작용화된 산화프로필렌 단량체 잔기는 클릭 반응에 상응하는 작용기를 갖거나 또는 갖도록 작용화된 생물활성 화합물과 함께 "클릭" 반응에 유입될 수 있는 작용기를 포함할 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 이들 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌 상의 작용기는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 케톤기, 티올기, 또는 이러한 작용기로 용이하게 전환될 수 있는 기일 수 있다. 일부 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌은 (±)-에피클로로히드린일 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌은 알킨 작용화된 산화프로필렌일 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명의 신규한 작용화된 PPF 중합체는 글리시딜 프로파르길 에테르의 잔기를 포함한다.In various embodiments, the functionalized propylene oxide monomer residues of the novel functionalized PPF polymers of the invention may be introduced into a "click" reaction with a bioactive compound functionalized with or with a functional group corresponding to the click reaction. It will contain functional groups that can be used. For example, in one or more of these embodiments, the functional group on the functionalized propylene oxide can be an alkyne group, alkene group, hydroxyl group, ketone group, thiol group, or a group that can be readily converted to such functional group. In some embodiments, the functionalized propylene oxide can be (±) -epichlorohydrin. In one or more embodiments, the functionalized propylene oxide can be an alkyne functionalized propylene oxide. In some embodiments, the novel functionalized PPF polymers of the invention comprise residues of glycidyl propargyl ether.
이들 구현예들 중 일부에서, 본 발명의 신규한 작용화된 PPF 중합체는 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)의 잔기를 포함한다. 이들 구현예에서, NMMO 상의 니트로벤질기는 UV 감수성 보호기이고, 이는 특정 UV 파장에의 노출시 하이드록실기로 용이하게 대체될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 일부 다른 구현예에서, 본 발명의 신규한 작용화된 PPF 중합체는 할라이드 작용화된 산화프로필렌의 잔기를 포함한다. 이들 구현예들 중 일부에서, 본 발명의 신규한 작용화된 PPF 중합체는 (±)-에피클로로히드린의 잔기를 포함한다. 이들 구현예에서, (±)-에피클로로히드린 상의 할라이드기는 보호기이고, 이는 이후 임의의 적합한 친핵체로 대체되는 것으로 이해되어야 한다. 적합한 친핵체는 비제한적으로, 아민, 알코올, 티올 및 하이드록실아민을 포함할 수 있다.In some of these embodiments, the novel functionalized PPF polymers of the invention comprise residues of 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO). In these embodiments, it is to be understood that the nitrobenzyl group on the NMMO is a UV sensitive protecting group, which can be easily replaced by hydroxyl groups upon exposure to certain UV wavelengths. In some other embodiments, the novel functionalized PPF polymers of the invention comprise residues of halide functionalized propylene oxide. In some of these embodiments, the novel functionalized PPF polymers of the invention comprise residues of (±) -epichlorohydrin. In these embodiments, it is to be understood that the halide group on the (±) -epichlorohydrin is a protecting group, which is then replaced by any suitable nucleophile. Suitable nucleophiles can include, but are not limited to, amines, alcohols, thiols and hydroxylamines.
또한, 명백한 바와 같이, 다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 또한 상기 기재된 바와 같이 개시 알코올을 통해 첨가된 말단 작용기를 함유할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:As is also evident, in various embodiments, the functionalized PPF polymers of the present invention may also contain terminal functional groups added via the starting alcohol as described above. Thus, in one or more embodiments, the functionalized PPF polymer of the present invention may have the formula:
식 중, n은 1 내지 100의 정수이고; R은 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기 및 폴리(에틸렌 글리콜)기, 락톤기, 및 비-작용성 개시 알코올 잔기로부터 선택된 기를 포함하는 작용기이고; R'는 작용기, 또는 상응하는 작용기와 함께 클릭 또는 다른 반응에 유입될 수 있는 작용기를 갖는 알킬 또는 아릴기이고, 이는 그 중에서도 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 할라이드기, 또는 하이드록실기를 포함할 수 있다. 상기에 제시된 바와 같이, 용어 "보호된 하이드록실기"는 원하는 반응이 일어나고, 이 시점에서 보호기는 양성자로 대체되어 하이드록실기를 재형성할 때까지 원하지 않는 반응을 방지하도록 수소 원자가 보호기로 대체되는 하이드록실기를 지칭한다. 당업계에 알려진 임의의 적합한 보호기 또는 보호기들이 사용될 수 있고, 이는 비제한적으로, tert-부틸옥시카보닐 (BOC)기, 트리메틸실릴 에테르 (TMS)기, tert-부틸디메틸실릴 에테르 (TBDMS), 또는 플루오레닐메틸옥시카보닐 (FMOC) 기를 포함한다. 이들 구현예들 중 일부에서, n은 약 5 내지 약 100, 다른 구현예에서, 15 내지 100, 다른 구현예에서, 25 내지 100, 다른 구현예에서, 40 내지 100, 다른 구현예에서, 1 내지 80, 다른 구현예에서, 1 내지 70, 다른 구현예에서, 1 내지 60, 및 다른 구현예에서, 1 내지 40의 정수일 수 있다.Wherein n is an integer from 1 to 100; R is an alkyne group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctyne group, cyclooctyne group, ketone group, aldehyde group, tertiary halogen group and poly (ethylene glycol) group, lactone group, and non A functional group comprising a group selected from a functional initiating alcohol moiety; R 'is an alkyl or aryl group having a functional group or a functional group which can be introduced into a click or other reaction with a corresponding functional group, among which an alkyne group, an alkene group, a hydroxyl group, a protected hydroxyl group, a thiol group , Halide groups, or hydroxyl groups. As set forth above, the term “protected hydroxyl group” refers to the occurrence of the desired reaction in which the protecting group is replaced with a proton to replace the hydrogen atom with a protecting group to prevent unwanted reactions until the hydroxyl group is reformed. Refer to hydroxyl group. Any suitable protecting group or protecting groups known in the art can be used, including but not limited to tert -butyloxycarbonyl (BOC) groups, trimethylsilyl ether (TMS) groups, tert -butyldimethylsilyl ether (TBDMS), or Fluorenylmethyloxycarbonyl (FMOC) groups. In some of these embodiments, n is about 5 to about 100, in other embodiments, 15 to 100, in other embodiments, 25 to 100, in other embodiments, 40 to 100, in other embodiments, 1 to 1 80, in other embodiments, from 1 to 70, in other embodiments, from 1 to 60, and in other embodiments, may be an integer from 1 to 40.
일부 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the functionalized PPF polymer of the present invention may have the formula:
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다. 이들 구현예들 중 일부에서, n은 약 5 내지 약 100, 다른 구현예에서, 15 내지 100, 다른 구현예에서, 25 내지 100, 다른 구현예에서, 40 내지 100, 다른 구현예에서, 1 내지 80, 다른 구현예에서, 1 내지 70, 다른 구현예에서, 1 내지 60, 및 다른 구현예에서, 1 내지 40의 정수일 수 있다.Wherein n is an integer from about 1 to about 100. In some of these embodiments, n is about 5 to about 100, in other embodiments, 15 to 100, in other embodiments, 25 to 100, in other embodiments, 40 to 100, in other embodiments, 1 to 1 80, in other embodiments, from 1 to 70, in other embodiments, from 1 to 60, and in other embodiments, may be an integer from 1 to 40.
일부 다른 구현예에서, 본 발명의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some other embodiments, the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the present invention can have the formula:
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다. 이들 구현예들 중 일부에서, n은 약 5 내지 약 100, 다른 구현예에서, 15 내지 100, 다른 구현예에서, 25 내지 100, 다른 구현예에서, 40 내지 100, 다른 구현예에서, 1 내지 80, 다른 구현예에서, 1 내지 70, 다른 구현예에서, 1 내지 60, 및 다른 구현예에서, 1 내지 40의 정수일 수 있다.Wherein n is an integer from about 1 to about 100. In some of these embodiments, n is about 5 to about 100, in other embodiments, 15 to 100, in other embodiments, 25 to 100, in other embodiments, 40 to 100, in other embodiments, 1 to 1 80, in other embodiments, from 1 to 70, in other embodiments, from 1 to 60, and in other embodiments, may be an integer from 1 to 40.
일부 다른 구현예에서, 본 발명의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some other embodiments, the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of the present invention can have the formula:
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다. 이들 구현예들 중 일부에서, n은 약 5 내지 약 100, 다른 구현예에서, 15 내지 100, 다른 구현예에서, 25 내지 100, 다른 구현예에서, 40 내지 100, 다른 구현예에서, 1 내지 80, 다른 구현예에서, 1 내지 70, 다른 구현예에서, 1 내지 60, 및 다른 구현예에서, 1 내지 40의 정수일 수 있다.Wherein n is an integer from about 1 to about 100. In some of these embodiments, n is about 5 to about 100, in other embodiments, 15 to 100, in other embodiments, 25 to 100, in other embodiments, 40 to 100, in other embodiments, 1 to 1 80, in other embodiments, from 1 to 70, in other embodiments, from 1 to 60, and in other embodiments, may be an integer from 1 to 40.
다양한 구현예에서, 단량체 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)에 의해 측정되는 약 0.7 kDa 내지 약 100,000 kDa의 수평균 분자량 (M n), 및 약 1.01 내지 약 1.8의 다분산도 지수 (Ð M)를 가질 것이다. 일부 구현예에서, 단량체 작용화된 PPF 중합체는 1.0 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 5 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 8 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 10 kDa 이상, 다른 구현예에서, 약 1000 kDa 이상, 및 다른 구현예에서, 약 10,000 kDa 이상의 M n를 가질 것이다. 일부 구현예에서, 단량체 작용화된 PPF 중합체는 90,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 80,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 70,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 60,000 kDa 이하, 다른 구현예에서, 약 50,000 kDa 이하, 및 다른 구현예에서, 약 40,000 kDa 이하의 M n를 가질 것이다.In various embodiments, the monomeric functionalized PPF polymer of the invention has a number average molecular weight ( M n ) of about 0.7 kDa to about 100,000 kDa, and a height of about 1.01 to about 1.8, as measured by size exclusion chromatography (SEC). Will have a dispersion index ( Ð M ). In some embodiments, the monomer functionalized PPF polymer has at least 1.0 kDa, in other embodiments, at least about 5 kDa, in other embodiments, at least about 8 kDa, in other embodiments, at least about 10 kDa, in other embodiments , At least about 1000 kDa, and in other embodiments, will have a M n of at least about 10,000 kDa. In some embodiments, the monomer functionalized PPF polymer is 90,000 kDa or less, in other embodiments, about 80,000 kDa or less, in other embodiments, about 70,000 kDa or less, in other embodiments, about 60,000 kDa or less, in other embodiments , Up to about 50,000 kDa, and in other embodiments, will have an M n of up to about 40,000 kDa.
일부 구현예에서, 단량체 작용화된 PPF 중합체는 1.03 이상, 다른 구현예에서, 약 1.05 이상, 다른 구현예에서, 약 1.10 이상, 다른 구현예에서, 약 1.20 이상, 다른 구현예에서, 약 1.30 이상, 다른 구현예에서, 약 1.40 이상의 다분산도 지수 (Ð M)를 가질 것이다. 일부 구현예에서, 단량체 작용화된 PPF 중합체는 1.70 이하, 다른 구현예에서, 약 1.60 이하, 다른 구현예에서, 약 1.50 이하, 다른 구현예에서, 약 1.40 이하, 다른 구현예에서, 약 1.30 이하, 및 다른 구현예에서, 약 1.20 이하의 Ð M을 가질 것이다.In some embodiments, the monomer functionalized PPF polymer has at least 1.03, in other embodiments, at least about 1.05, in other embodiments, at least about 1.10, in other embodiments, at least about 1.20, in other embodiments, at least about 1.30. , In other embodiments, it will have a polydispersity index ( Ð M ) of about 1.40 or greater. In some embodiments, the monomer functionalized PPF polymer is at most 1.70, in other embodiments, at most about 1.60, in other embodiments, at most about 1.50, in other embodiments, at most about 1.40, in other embodiments, at most about 1.30 , And in other embodiments, will have a Ð M of about 1.20 or less.
작용화된 산화프로필렌 단량체Functionalized Propylene Oxide Monomer
제3 양태에서, 본 발명은 상기 논의된 신규한 작용화된 PPF 중합체를 형성하기 위해 사용되는 신규한 작용화된 공단량체에 관한 것이다. 다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 형성하기 위한 작용화된 단량체는 상응하는 작용기와 함께 클릭 반응에 유입될 수 있는 작용기를 갖는 알킬 또는 아릴기에 에테르 결합을 통해 연결되는 글리시딜기를 포함한다. 이들 구현예들 중 일부에서, 알킬 또는 아릴기는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 또는 할라이드기를 포함할 것이다. 일부 다른 구현예에서, 작용기는 글리시딜기에 직접적으로 연결될 수 있다.In a third aspect, the present invention relates to novel functionalized comonomers used to form the novel functionalized PPF polymers discussed above. In various embodiments, the functionalized monomers for forming the functionalized poly (propylene fumarate) polymers of the present invention are linked via ether bonds to alkyl or aryl groups having functional groups that can be introduced into the click reaction with the corresponding functional groups. And glycidyl groups to be linked. In some of these embodiments, the alkyl or aryl group will comprise an alkyne group, alkene group, hydroxyl group, protected hydroxyl group, thiol group, or halide group. In some other embodiments, the functional group can be directly linked to a glycidyl group.
일부 구현예에서, 본 발명의 신규한 작용화된 공단량체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the novel functionalized comonomers of the invention may have the formula:
식 중, R은 작용기, 또는 PPF 중합체에 첨가되는 생물활성 화합물 (즉 상기에 기재된 바와 같은 생물활성 약물, 펩타이드, 단백질, 당, 등), 작용성 종, 또는 다른 화합물 상의 상응하는 작용기와 함께 "클릭" 또는 다른 반응에 유입될 수 있는 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이다. 일부 구현예에서, 표적화된 생물활성 화합물은 상응하는 작용기를 첨가하도록 작용화될 수 있고, 단, 이와 같이 실시하는 것은 생물활성 화합물을 변성시키지 않거나 또는 그렇지 않으면 생물활성 화합물, 작용성 종, 또는 다른 화합물이 그것의 의도된 목적에 대해 비효과적으로 PPF 중합체에 첨가되지 않아야 한다. 하나 이상의 구현예에서, R은 알킨, 알켄, 하이드록실, 보호된 하이드록실, 티올 또는 할라이드 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기일 것이다.Wherein R is combined with a functional group or corresponding functional group on a bioactive compound (ie, a bioactive drug, peptide, protein, sugar, etc., as described above), functional species, or other compounds that are added to the PPF polymer Click "or other alkyl or aryl group containing functional groups that can be introduced into the reaction. In some embodiments, the targeted bioactive compound can be functionalized to add a corresponding functional group, provided that doing so does not denature or otherwise bioactive compound, functional species, or other The compound should not be added to the PPF polymer ineffectively for its intended purpose. In one or more embodiments, R will be an alkyl or aryl group containing an alkyne, alkene, hydroxyl, protected hydroxyl, thiol or halide functional group.
하나 이상의 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 글리시딜 프로파르길 에테르이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In at least one embodiment, the functionalized monomers of the invention are glycidyl propargyl ethers. In some embodiments, functionalized monomers of the invention may have the following formula:
하나 이상의 다른 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In at least one other embodiment, the functionalized monomers of the invention are 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO). In some embodiments, functionalized monomers of the invention may have the following formula:
일부 다른 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌은 (±)-에피클로로히드린일 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명의 작용화된 단량체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some other embodiments, the functionalized propylene oxide can be (±) -epichlorohydrin. In some embodiments, functionalized monomers of the invention may have the following formula:
부착물을 갖는With attachment 작용화된 PPF 중합체Functionalized PPF Polymer
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기에 기재된 바와 같은 PPF 중합체 상의 작용기에 부착된 하나 이상의 생물활성 또는 다른 작용성 종을 더 포함하는 상기에 기재된 바와 같은 작용화된 PPF 중합체에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 발명은 하기 반응식 3에 나타난 및/또는 하기 실시예 13 및 14에 기재된 본 발명의 작용화된 PPF 중합체에 부착된 단쇄 펩타이드, 염료 또는 다른 생물활성 화합물 또는 작용성 종을 포함할 수 있다. 이들 구현예들 중 일부에서, 아자이드 작용화된 염료, 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종은 적합한 용매, 예컨대 이소프로필 알코올/H2O 혼합물에 용해되고, CuSO4 촉매 및 나트륨 아스코르베이트와 조합되고, 약 1시간 동안 알킨 작용기를 갖는 말단 또는 단량체 작용화된 PPF 중합체와 반응된다. 이들 구현예에서, 작용화된 염료, 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종은 구리 보조된 1,3 휴이스겐 고리화부가 클릭 반응을 통해 말단 또는 단량체 작용화된 PPF 중합체에 첨가된다. 부착된 염료, 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종을 갖는 말단 또는 단량체 작용화된 PPF 중합체는 이후 이소프로필 알코올 및 H2O로 세정하여 임의의 비-고정된 염료(non-tethered dye), 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종 및 촉매를 제거한다.In another aspect, the invention relates to a functionalized PPF polymer as described above further comprising one or more bioactive or other functional species attached to a functional group on the PPF polymer as described above. In one or more embodiments, the present invention relates to short chain peptides, dyes or other bioactive compounds or functional species shown in
일부 다른 구현예에서, 아자이드 작용화된 펩타이드는 하기와 같이 합성될 수 있다. 우선, 원하는 펩타이드는 표준 Fmoc 화학 조건 및 Wang 수지를 사용하는 CEM Liberty1 펩타이드 합성기 상의 마이크로웨이브-보조된 고상 펩타이드 합성 (SPSS)에 의해 합성될 수 있다. 펩타이드 (여전히 Wang 수지 상에 있음)는 이후 브로모헥산산 (1 mmol), 디이소프로필카보디이미드 (DIC) 및 하이드록시벤조트리아졸와 조합되고, 약 2 시간 동안 반응되어 Br-작용화된 펩타이드를 생성하고, 이는 이후 종래의 방법을 사용하여 절단된다. 고체 Br-작용화된 펩타이드는 이후 정제되어 그 다음 물 중의 10% 에탄올 용액에 재용해된다. 아자이드 작용기의 첨가는 NaN3 및 18-크라운-6을 첨가하여 수행되었고, 용액이 약 12시간 동안 반응되게 하여 아자이드 작용화 펩타이드를 산출하였다.In some other embodiments, the azide functionalized peptides can be synthesized as follows. First, the desired peptide can be synthesized by microwave-assisted solid phase peptide synthesis (SPSS) on a CEM Liberty1 peptide synthesizer using standard Fmoc chemical conditions and Wang resin. The peptide (still on the Wang resin) is then combined with bromohexanoic acid (1 mmol), diisopropylcarbodiimide (DIC) and hydroxybenzotriazole and reacted for about 2 hours to bring the Br-functionalized peptide , Which is then cut using conventional methods. The solid Br-functionalized peptide is then purified and then redissolved in 10% ethanol solution in water. The addition of the azide functional group was performed by addition of NaN 3 and 18-crown-6 and the solution was allowed to react for about 12 hours to yield the azide functionalized peptide.
작용화된 PPF 스캐폴드 또는 다른 중합체 구조Functionalized PPF Scaffolds or Other Polymer Structures
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기에 기재된 바와 같은 작용화된 PPF 중합체를 포함하는 3D 프린팅된 스캐폴드 또는 다른 구조에 관한 것이다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 3-D 프린팅가능 수지로 형성된다. 이들 구현예들 중 일부에서, 3-D 프린팅가능 수지는 문헌 [Luo, Y.; Dolder, C. K.; Walker, J. M.; Mishra, R.; Dean, D.; Becker, M. L., Biomacromolecules, 2016, 17, 690-697]에 보고된 조성을 가질 것이고, 그것의 개시내용은 본원에 그 전문이 편입되어 있다. 이들 구현예에서, 말단 또는 단량체 작용화된 PPF는 동등 질량의 디에틸 푸마레이트 (DEF)에 용해되고, 광개시제 및 광 산란제의 혼합물은 수지 전반에서 고르게 혼합된다. 수지는 이후 3-D 프린팅되고, cDLP 프린터 또는 다른 적합한 3-D 프린터로 광-가교결합되어 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종의 첨가를 위한 이용가능한 작용기를 갖는 스캐폴드 또는 다른 중합체 구조체를 형성한다. In another aspect, the present invention relates to a 3D printed scaffold or other structure comprising a functionalized PPF polymer as described above. In one or more of these embodiments, the functionalized PPF polymer of the present invention is formed of 3-D printable resin. In some of these embodiments, 3-D printable resins are described in Luo, Y .; Dolder, CK; Walker, JM; Mishra, R .; Dean, D .; Becker, ML, Biomacromolecules , 2016 , 17 , 690-697, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety. In these embodiments, the terminal or monomeric functionalized PPF is dissolved in equivalent mass of diethyl fumarate (DEF) and the mixture of photoinitiator and light scattering agent is mixed evenly throughout the resin. The resin is then 3-D printed and photo-crosslinked with a cDLP printer or other suitable 3-D printer to form scaffolds or other polymeric structures with available functional groups for the addition of bioactive compounds or other functional species. .
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기에 기재된 바와 같은 작용화된 PPF 중합체 및 복수의 생물활성 또는 다른 작용성 종을 포함하는 3D 프린팅된 스캐폴드 또는 다른 중합체 구조체에 관한 것이고, 여기서 복수의 생물활성 또는 다른 작용성 종은 스캐폴드 또는 다른 구조체의 형성 이후 PPF 중합체 상의 이용가능한 작용기에 부착되었다.In another aspect, the present invention relates to a 3D printed scaffold or other polymeric structure comprising a functionalized PPF polymer as described above and a plurality of bioactive or other functional species, wherein the plurality of bioactive or Other functional species were attached to available functional groups on the PPF polymer after formation of the scaffold or other structure.
말단-작용화된 PPF 중합체의 제조 방법Process for Making End-functionalized PPF Polymer
제2 양태에서, 본 발명은 또한 상기 기재된 말단 작용화된 PPF 중합체를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 매우 간단하다. 우선, 개시 알코올, 마그네슘 촉매, 바람직하게는 Mg(BHT)2(THF)2 또는 Mg(OEt)2, 말레산 무수물, 및 산화프로필렌은 앰풀 또는 다른 적합한 밀봉된, 건조 용기에 배치되고, 약 0.5 M 내지 약 5 M의 단량체 (말레산 무수물 및 산화프로필렌) 농도로 적합한 용매, 예컨대 톨루엔 또는 헥산에 용해시켰다. 명백한 바와 같이, 반응은 밀봉된, 건조 환경에서 일어나 바람직하지 않은 부반응을 회피하는 것이 중요하다. 일부 구현예에서, 시약 모두는 불활성 분위기 하에 및 바람직하게는 N2 블랭킷 하에 첨가된다.In a second aspect, the invention also relates to a method for forming the terminal functionalized PPF polymer described above. This method is very simple. Firstly, the starting alcohol, magnesium catalyst, preferably Mg (BHT) 2 (THF) 2 or Mg (OEt) 2 , maleic anhydride, and propylene oxide are placed in ampoules or other suitable sealed, dry containers and suitable solvents such as monomer (maleic anhydride and propylene oxide) concentrations of about 0.5 M to about 5 M Dissolved in toluene or hexane. As is apparent, it is important that the reaction occurs in a sealed, dry environment to avoid undesirable side reactions. In some embodiments, all of the reagents are added under an inert atmosphere and preferably under an N 2 blanket.
상기에 제시된 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 이들 구현예에서, 작용화된 개시 알코올은 하이드록실기를 포함할 것이고, 이는 말레산 무수물 및 산화프로필렌 단량체, 및 작용성 말단기의 개환 중합 반응을 개시하고, 중합후 반응을 위해 유리하고, 중합 (단계 1) 및 이성질체화 반응 (단계 2)를 견딘다. 적합한 작용화된 개시 알코올은 비제한적으로, 프로파르길 알코올, 알릴 알코올, 4-디벤조사이클로옥티놀, 4-하이드록시부탄-2-온, 3-하이드록시프로판-2-온, 5-하이드록시펜탄-2-온, 6-하이드록시헥산-2-온, 7-하이드록시헵탄-2-온, 8-하이드록시옥탄-2-온, 5-노르보넨-2-올, PEG 디올, α-브로모이소부티릴 4-메탄올 벤질메타노에이트, 하이드록실 말단기를 갖는 선형 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.As set forth above, in one or more of these embodiments of the present invention, the functionalized starting alcohol will comprise a hydroxyl group, which initiates a ring-opening polymerization reaction of maleic anhydride and propylene oxide monomer, and a functional end group. And is favorable for the post-polymerization reaction and withstands the polymerization (step 1) and the isomerization reaction (step 2). Suitable functionalized starting alcohols include, but are not limited to, propargyl alcohol, allyl alcohol, 4-dibenzocyclooctinol, 4-hydroxybutan-2-one, 3-hydroxypropan-2-one, 5-hydroxy Oxypentan-2-one, 6-hydroxyhexan-2-one, 7-hydroxyheptan-2-one, 8-hydroxyoctan-2-one, 5-norbornene-2-ol, PEG diol, α -Bromoisobutyryl 4-methanol benzylmethanoate, linear polymers having hydroxyl end groups, or combinations thereof.
말레산 무수물 및 산화프로필렌의 ROP 중합을 위한 촉매는 유기금속 촉매일 수 있고, 바람직하게는 마그네슘 촉매이다. 적합한 마그네슘 촉매는 Mg(BHT)2(THF)2 및 Mg(OEt)2를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 촉매는 Mg(BHT)2(THF)2이다. 이러한 반응에 대한 적합한 용매는 일반적으로 무극성 알킬 탄소 사슬이고, 비제한적으로, 펜탄, 헥산, 혼합된 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 도데칸, 톨루엔, 디옥산, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 용매는 톨루엔이다. 일부 다른 구현예에서, 용매는 헥산 또는 혼합된 헥산이다.The catalyst for ROP polymerization of maleic anhydride and propylene oxide may be an organometallic catalyst, preferably a magnesium catalyst. Suitable magnesium catalysts may include Mg (BHT) 2 (THF) 2 and Mg (OEt) 2 . In one or more embodiments, the catalyst is Mg (BHT) 2 (THF) 2 . Suitable solvents for this reaction are generally nonpolar alkyl carbon chains and may include, but are not limited to, pentane, hexane, mixed hexane, heptane, octane, nonane, decane dodecane, toluene, dioxane, or combinations thereof. have. In some embodiments, the solvent is toluene. In some other embodiments, the solvent is hexane or mixed hexanes.
상기에 제시된 바와 같이, 용액 중의 단량체 (말레산 무수물 및 (작용화된 및/또는 비작용화된) 산화프로필렌) 농도는 약 0.5 M 내지 약 5 M일 것이다. 당해 분야의 숙련가에게 이해될 수 있는 바와 같이, 더 높은 단량체 농도는 단량체의 더 빠른 전환을 야기하고, 더 적은 용매를 요구할 것이다. 일부 구현예에서, 용액 중의 단량체 농도는 약 0.5 M 내지 약 4 M, 다른 구현예에서, 약 0.5 M 내지 약 3 M, 다른 구현예에서, 약 0.5 M 내지 약 2 M, 다른 구현예에서, 약 1 M 내지 약 5 M, 다른 구현예에서, 약 1.5 M 내지 약 5 M, 다른 구현예에서, 약 2 M 내지 약 5 M, 및 다른 구현예에서, 약 2.5 M 내지 약 5 M일 것이다. As indicated above, the monomer (maleic anhydride and (functionalized and / or nonfunctionalized) propylene oxide) concentration in the solution will be from about 0.5 M to about 5 M. As will be appreciated by those skilled in the art, higher monomer concentrations will result in faster conversion of monomers and will require less solvent. In some embodiments, the monomer concentration in the solution is about 0.5 M to about 4 M, in other embodiments, about 0.5 M to about 3 M, in other embodiments, about 0.5 M to about 2 M, in other embodiments, about 1 M to about 5 M, in other embodiments, from about 1.5 M to about 5 M, in other embodiments, from about 2 M to about 5 M, and in other embodiments, from about 2.5 M to about 5 M.
이들 구현예에서, 마그네슘 촉매에 대한 개시 알코올의 몰비는 약 약 1:1 내지 약 1:1000이고, 단량체에 대한 개시 알코올의 몰비는 약 1:5 내지 약 1:1000이다. 일부 구현예에서, 마그네슘 촉매에 대한 개시 알코올의 몰비는 약 1:1 내지 1: 500, 다른 구현예에서, 1: 1 내지 1:300, 다른 구현예에서, 1:1 내지 1:200, 다른 구현예에서, 1:1 내지 1:100, 다른 구현예에서, 1: 1 내지 1:75, 다른 구현예에서, 1:1 내지 약 1:50, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:20, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:25, 다른 구현예에서, 약 1:1 내지 약 1:15, 다른 구현예에서, 1: 10 내지 1:1000, 다른 구현예에서, 1: 50 내지 1:1000, 다른 구현예에서, 1:100 내지 1:1000, 및 다른 구현예에서, 1: 200 내지 1:1000이다. 일부 구현예에서, 단량체에 대한 개시 알코올의 몰비는 임의의 부분에서 약 1:5 내지 약 1:500, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:300, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:250, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:150, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:50, 다른 구현예에서, 약 1:5 내지 약 1:10, 다른 구현예에서, 약 1:25 내지 약 1:1000, 다른 구현예에서, 약 1:100 내지 약 1:1000, 다른 구현예에서, 약 1:200 내지 약 1:1000이다.In these embodiments, the molar ratio of starting alcohol to magnesium catalyst is from about about 1: 1 to about 1: 1000 and the molar ratio of starting alcohol to monomer is from about 1: 5 to about 1: 1000. In some embodiments, the molar ratio of starting alcohol to magnesium catalyst is about 1: 1 to 1: 500, in other embodiments, 1: 1 to 1: 300, in other embodiments, 1: 1 to 1: 200, other In embodiments, 1: 1 to 1: 100, in other embodiments 1: 1 to 1:75, in other embodiments, 1: 1 to about 1:50, in other embodiments, from about 1: 5 to about 1:20, in other embodiments, from about 1: 5 to about 1:25, in other embodiments, from about 1: 1 to about 1:15, in other embodiments, from 1: 10 to 1: 1000, in other embodiments In the range from 1:50 to 1: 1000, in other embodiments, from 1: 100 to 1: 1000, and in other embodiments, from 1: 200 to 1: 1000. In some embodiments, the molar ratio of starting alcohol to monomer is from about 1: 5 to about 1: 500 in any portion, in other embodiments, from about 1: 5 to about 1: 300, and in other embodiments, about 1: 5 to about 1: 250, in other embodiments, about 1: 5 to about 1: 150, in other embodiments, about 1: 5 to about 1:50, and in other embodiments, about 1: 5 to about 1: 10, in other embodiments, from about 1:25 to about 1: 1000, in other embodiments, from about 1: 100 to about 1: 1000, and in other embodiments, from about 1: 200 to about 1: 1000.
당해 분야의 숙련가에게 명백한 바와 같이, 말레산 무수물 및 산화프로필렌은 단량체가 소모되는 것을 방지하도록 용액에서 약 1:1 몰비로 존재하여야 한다. 말레산 무수물 또는 산화프로필렌이 이러한 반응 조건 하에 단독중합될 것임을 이해하여야 한다. As will be apparent to those skilled in the art, maleic anhydride and propylene oxide should be present in the solution in a 1: 1 molar ratio to prevent monomer consumption. It is to be understood that maleic anhydride or propylene oxide will be homopolymerized under these reaction conditions.
앰풀 또는 다른 용기는 이후 밀봉되고, 용액은 약 1 h 내지 약 96 h 동안 약 40℃ 내지 약 100℃의 온도로 가열되어 개시 알코올에 의해 개시되고 마그네슘 촉매로 촉매화되어 말레산 무수물과 산화프로필렌 사이의 개환 중합 반응을 개시하고/거나 유지하여 말단 작용화된 PPM 중합체 중간체를 형성한다. 일부 구현예에서, 용액은 약 40℃ 내지 약 90℃, 다른 구현예에서, 약 40℃ 내지 약 70℃, 다른 구현예에서, 약 40℃ 내지 약 50℃, 다른 구현예에서, 약 45℃ 내지 약 100℃, 다른 구현예에서, 약 60℃ 내지 약 100℃, 및 다른 구현예에서, 약 70℃ 내지 약 100℃의 온도로 가열되어 말단 작용화된 PPM 중합체 중간체를 형성한다.The ampoule or other vessel is then sealed and the solution heated to a temperature of about 40 ° C. to about 100 ° C. for about 1 h to about 96 h initiated by the starting alcohol and catalyzed by a magnesium catalyst between maleic anhydride and propylene oxide. And / or maintain the ring-opening polymerization reaction of to form the terminal functionalized PPM polymer intermediate. In some embodiments, the solution has about 40 ° C. to about 90 ° C., in other embodiments, about 40 ° C. to about 70 ° C., in other embodiments, about 40 ° C. to about 50 ° C., in other embodiments, from about 45 ° C. to In another embodiment, in another embodiment, from about 60 ° C. to about 100 ° C., and in other embodiments, it is heated to a temperature of about 70 ° C. to about 100 ° C. to form a terminal functionalized PPM polymer intermediate.
일부 구현예에서, 용액은 약 1 h 내지 약 6 h, 다른 구현예에서, 약 1 h 내지 약 12 h, 다른 구현예에서, 약 1 h 내지 약 24 h, 다른 구현예에서, 약 1 h 내지 약 48 h, 다른 구현예에서, 약 1 h 내지 약 72 h, 및 다른 구현예에서, 약 1 h 내지 약 96 h 동안 가열되어 PPM 중간체를 생성한다. (도 1-3 참조)In some embodiments, the solution has about 1 h to about 6 h, in other embodiments, from about 1 h to about 12 h, in other embodiments, from about 1 h to about 24 h, in other embodiments, from about 1 h to From about 1 h to about 72 h, and in other embodiments, from about 1 h to about 96 h to generate the PPM intermediate. (See Figure 1-3)
일부 구현예에서, 말레산 무수물, 산화프로필렌, 개시 알코올 및 Mg(BHT)2(THF)2 촉매 모두는 질소 블랭킷 하에 톨루엔에 용해되고, 그 다음 약 1 내지 약 30 시간 동안 약 80℃의 온도로 가열하여 PPM 중간체를 생성한다. 이들 구현예들 중 일부에서, 반응 시간은 약 6 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 18 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 20 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 20 시간, 및 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 18 시간일 것이다. In some embodiments, all of the maleic anhydride, propylene oxide, starting alcohol and Mg (BHT) 2 (THF) 2 catalyst are dissolved in toluene under a nitrogen blanket and then at a temperature of about 80 ° C. for about 1 to about 30 hours. Heating produces a PPM intermediate. In some of these embodiments, the reaction time is about 6 hours to about 24 hours, in other embodiments, from about 12 hours to about 24 hours, in other embodiments, from about 18 hours to about 24 hours, in other embodiments, From about 20 hours to about 24 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 24 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 20 hours, and in other embodiments, from about 1 hour to about 18 hours.
일부 다른 구현예에서, 말레산 무수물, 산화프로필렌, 개시 알코올 및 Mg(BHT)2(THF)2 촉매 모두는 질소 블랭킷 하에 헥산에 용해되고, 그 다음 약 1 h 내지 약 100 h 시간 동안 약 45℃의 온도로 가열되어 PPM 중간체를 생성한다. 이들 구현예들 중 일부에서, 반응 시간은 약 12 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 24 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 36 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 48 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 60 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 72 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 84 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 90 시간 내지 약 100 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 90 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 80 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 70 시간일 것이다. 이러한 시스템은 감소된 온도의 결과로서 더 긴 중합 시간을 요구하는 한편, 이러한 방법은 규모확대 반응과 관련하여 유리할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 헥산으로의 중합체 이외의 모든 시약의 가용성은 대다수의 불순물이 중합 이후 헥산 용액으로부터 경사분리하여 순수하게 중합체로부터 제거되고, 이에 따라 요구되는 침전의 수를 감소시켜 순수한 PPM 중합체 중간체를 회수하는 것을 의미한다. 유리하게는, 경사분리된 용액이 실온으로 냉각되는 경우에, 미반응된 MAn 재결정화되고, 추가의 사용을 위해 회수될 수 있다.In some other embodiments, all maleic anhydride, propylene oxide, starting alcohol, and Mg (BHT) 2 (THF) 2 catalyst are all dissolved in hexane under a blanket of nitrogen and then about 45 ° C. for about 1 h to about 100 h hours. Heated to a temperature of to produce a PPM intermediate. In some of these embodiments, the reaction time is about 12 hours to about 96 hours, in other embodiments, from about 24 hours to about 96 hours, in other embodiments, from about 36 hours to about 96 hours, in other embodiments, From about 48 hours to about 96 hours, in other embodiments, from about 60 hours to about 96 hours, in other embodiments, from about 72 hours to about 96 hours, in other embodiments, from about 84 hours to about 96 hours, in other embodiments In about 90 hours to about 100 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 90 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 80 hours, in other embodiments from about 1 hour to about 70 hours . While such systems require longer polymerization times as a result of reduced temperatures, this method has been found to be advantageous with regard to scale-up reactions. The solubility of all reagents other than the polymer into hexane means that the majority of impurities are decanted from the hexane solution after polymerization and purely removed from the polymer, thus reducing the number of precipitates required to recover the pure PPM polymer intermediate. . Advantageously, when the decanted solution is cooled to room temperature, unreacted MAn recrystallizes and can be recovered for further use.
PPM 중합체 중간체는 임의의 알려진 방법을 사용하여 수집되고 정제될 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 종래의 기술을 사용하여 과도한 실험 없이 PPM 중합체를 수집하고 정제할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 수득한 PPM 중합체 중간체는 불혼화성 용매, 예컨대 과잉 디에틸 에테르, 헥산, 헥산, 헵탄, 옥탄 또는 클로로포름으로의 반복된 침전에 의해 회수될 수 있다. PPM polymer intermediates can be collected and purified using any known method. Those skilled in the art can use conventional techniques to collect and purify PPM polymers without undue experimentation. In one or more embodiments, the obtained PPM polymer intermediate can be recovered by repeated precipitation with an immiscible solvent such as excess diethyl ether, hexane, hexane, heptane, octane or chloroform.
제2 단계에서, PPM 중합체 중간체는 이 목적을 위해 당해 분야에 알려진 임의의 방법을 사용하여 그것의 트랜스-이성질체 형태 (PPF)로 이성질체화된다. 하나 이상의 구현예에서, PPM 중합체는 미국 공개 출원 번호 2016/0237212에 기재된 방법을 사용하여 이성질체화될 수 있고, 그것의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 편입되어 있다. 이성질체화 단계는 중합체에 대한 일부 다른 변화를 야기하는 한편, 근사치 M n, Ð M, 및 T g 범위와 같은 본 발명의 구현예의 말단 작용화된 PPF 중합체의 가장 일반적인 양태는 제1 반응에서 결정되는 것은 자명한 것이다.In the second step, the PPM polymer intermediate is isomerized to its trans- isomer form (PPF) using any method known in the art for this purpose. In one or more embodiments, PPM polymers can be isomerized using the methods described in US Published Application No. 2016/0237212, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. The isomerization step causes some other changes to the polymer, while the most common aspects of terminally functionalized PPF polymers of embodiments of the present invention, such as the approximate M n , Ð M , and T g ranges, are determined in the first reaction. It is obvious.
하나 이상의 이들 구현예에서, PPM 중합체 중간체는 이후 적합한 컨테이너, 예컨대 둥근바닥 플라스크에 배치되고, 불활성 분위기 하에 적합한 용매 예컨대 클로로포름, 테트라하이드로푸란 (THF), 디옥산, 디에틸 에테르, 또는 이들의 조합에 용해된다. 선택되는 어떠한 용매라도 과도한 어려움 또는 비용 없이 제거될 수 있는 것으로 구상되고, 일부 구현예에서, 용매는 클로로포름이다. PPM 중합체 중간체가 용해되는 경우에, 촉매, 바람직하게는 디에틸아민을 첨가한다. 컨테이너는 이후 응축기에 연결되고, 그 다음 약 5℃ 내지 약 80℃의 반응 온도로 가열된다. 일부 구현예에서, 반응 온도는 약 55℃ 내지 약 65℃일 수 있다. 이들 구현예에서, 용액은 약 5 내지 약 100 시간 동안 가열된다. 일부 구현예에서, 용액은 약 24 내지 약 48 시간 동안 가열된다.In one or more of these embodiments, the PPM polymer intermediate is then placed in a suitable container such as a round bottom flask and placed in a suitable solvent such as chloroform, tetrahydrofuran (THF), dioxane, diethyl ether, or a combination thereof under an inert atmosphere. Dissolves. It is envisioned that any solvent selected can be removed without undue difficulty or cost, and in some embodiments, the solvent is chloroform. If the PPM polymer intermediate is dissolved, a catalyst, preferably diethylamine, is added. The container is then connected to a condenser and then heated to a reaction temperature of about 5 ° C to about 80 ° C. In some embodiments, the reaction temperature can be about 55 ° C to about 65 ° C. In these embodiments, the solution is heated for about 5 to about 100 hours. In some embodiments, the solution is heated for about 24 to about 48 hours.
심지어 비교적 작은 양의 PPM 중합체 사슬이 PPF 중합체에 잔류하는 경우에, 이는 가교결합하는 중합체의 능력에 부정적인 영향을 미칠 것이고, 이는 3D 프린팅 및 다른 유사한 응용분야에 대해 이를 부적합하게 만드는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본질적으로 모든 PPM은 PPM으로 전환되거나 또는 제거되는 것이 중요하다. (도 4 참조) 일부 구현예에서, PPM 내지 PPF의 전환율은 약 96 질량 퍼센트 내지 약 100 질량 퍼센트이다. 일부 구현예에서, PPM 내지 PPF의 전환율은 약 98 질량 퍼센트 내지 약 100 질량 퍼센트이다. 일부 구현예에서, PPM 내지 PPF의 전환율은 약 99 질량 퍼센트 내지 약 100 질량 퍼센트이다. 일부 구현예에서, 본 발명의 PPF 중합체는 자외선-가시광선 분광법 (UV-Vis) 스펙트럼, 푸리에 변환 적외선 분광법 (FTIR) 스펙트럼, 양성자 핵자기 공명 (1H NMR) 분광법 또는 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 - 비행시간형 (MALDI-TOF) 질량 분광법에 의해 측정되는 바와 같이 잔존 PPM 중합체 사슬을 함유하지 않는다. Even when relatively small amounts of PPM polymer chains remain in the PPF polymer, this will have a negative impact on the polymer's ability to crosslink, which has been found to make it unsuitable for 3D printing and other similar applications. Thus, in essence, it is important that all PPMs be converted or eliminated into PPMs. (See FIG. 4) In some embodiments, the conversion of PPM to PPF is about 96 mass percent to about 100 mass percent. In some embodiments, the conversion of PPM to PPF is about 98 mass percent to about 100 mass percent. In some embodiments, the conversion of PPM to PPF is about 99 mass percent to about 100 mass percent. In some embodiments, the PPF polymers of the present invention have ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) spectra, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra, proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectroscopy or matrix assisted laser desorption / ionization-flight It does not contain residual PPM polymer chains as measured by timed (MALDI-TOF) mass spectroscopy.
이성질체화 반응이 완료되는 경우, 말단 작용화된 PPF 중합체는 이러한 목적을 위한 임의의 적합한 당해 분야에서 알려진 방법에 의해 단리하거나 정제될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 및 말단 작용화된 PPF 중합체는 헥산으로부터 침전을 통해 회수되었고, 말단 작용화된 PPF 중합체는 완전하게 디에틸아민을 제거하기 위해 포스페이트 완충 용액 (pH = 6)으로의 세정에 의해 단리되고 정제되었다. 용매는 회전식 증발 또는 이 목적을 위해 당업계에 알려진 임의의 다른 방법에 의해 제거될 수 있다.When the isomerization reaction is complete, the terminal functionalized PPF polymer can be isolated or purified by any suitable method known in the art for this purpose. In at least one embodiment, and the terminal functionalized PPF polymer was recovered via precipitation from hexanes, and the terminal functionalized PPF polymer was subjected to washing with phosphate buffer solution (pH = 6) to completely remove diethylamine. Was isolated and purified. The solvent may be removed by rotary evaporation or any other method known in the art for this purpose.
실시되는 본 발명의 구현예를 추가로 정의하고 감소시키기 위해, 다양한 알코올 개시제 및 표적화된 DP와 함께 촉매로서 Mg(BHT)2(THF)2를 사용하는 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 개환 공중합이 조사되었다. 이러한 시험에 대한 반응 조건 및 수율은 하기 표 1에 나타나 있다:In order to further define and reduce the embodiments of the invention carried out, the ring-opening copolymerization of maleic anhydride and propylene oxide using Mg (BHT) 2 (THF) 2 as catalyst with various alcohol initiators and targeted DP is investigated. It became. Reaction conditions and yields for these tests are shown in Table 1 below:
표 1Table 1
다양한 알코올 Various alcohol 개시제Initiator 및 And 표적화된Targeted DP와 함께 촉매로서 As catalyst with DP Mg(BHT)Mg (BHT) 22 (THF)(THF) 22 를To 사용하여 생성된 PPF 중합체의 조건 및 수율 Conditions and yields of PPF polymers produced using
초기에, 벤질 알코올 (BnOH)을 사톨루엔 중의 2 M의 총 농도의 시약과 함께 일차 알코올 개시제로서 사용하였다. 반응을 밀봉된, 건조 N2 분위기에서 80℃로 수행하였다 (반응식 2). 중합을 과량의 클로로포름으로의 켄칭 이전 24시간 동안 지속하였고, 그 후 중합체를 디에틸 에테르 중의 침전으로부터 회수하였다. Initially benzyl alcohol (BnOH) was used as the primary alcohol initiator with reagents at a total concentration of 2 M in satoluene. The reaction was carried out at 80 ° C. in a sealed, dry N 2 atmosphere (Scheme 2). The polymerization was continued for 24 hours before quenching with excess chloroform, after which the polymer was recovered from precipitation in diethyl ether.
반응식 2.
폴리(프로필렌 말레에이트)를 형성하기 위해 다양한 개시제를 사용하는 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 개환 공중합Ring-opening copolymerization of propylene oxide and maleic anhydride using various initiators to form poly (propylene maleate)
MAn의 단량체 전환율은 조 반응 혼합물의 1H NMR 분광 분석 및 상응하는 중합체 양성자 공명 (δ = 6.26 ppm)에 대한 단량체 양성자 공명 (δ = 7.01 ppm)의 비교를 통해 모니터링되었다. PO의 단량체 전환율은 1H NMR 분광법을 사용하여 신뢰할 수 없는 적분값을 야기하는 낮은 증기압 및 PO의 비점의 결과로서 특성화하지 않았다. 회수된 물질의 1H NMR 분광 분석은 중합체가 또한 존재하는 벤질 알코올(도 1)에 상응하는 양성자 공명을 갖는 폴리(프로필렌 말레에이트)이었음을 보여준다. 특히, PO의 단독 중합체로부터 관찰되는 메틸렌 양성자에 상응하는 양성자 공명 (δ = 3.3-3.5 ppm)을 없었다. MAn의 단독중합은 공중합 과정에서 관찰되지 않았으나, PO의 단독중합은 이전에 PO의 더 높은 반응성 및 촉매의 낮은 선택성을 야기하는 더 높은 고리-변형의 결과로서 관측되었다. 중합체 골격으로 혼입된 MAn 및 PO의 비는 거의 등몰로 유지되었고, 따라서, 몇몇 부반응 (예컨대 혼입된 MAn의 알켄에서의 분지화 또는 가교결합)이 발생되는 것으로 관측된다.Monomer conversion of MAn was monitored through 1 H NMR spectroscopy of the crude reaction mixture and comparison of monomer proton resonance ( δ = 7.01 ppm) to corresponding polymer proton resonance ( δ = 6.26 ppm). Monomer conversion of PO was not characterized as a result of the low vapor pressure and the boiling point of PO using 1 H NMR spectroscopy resulting in unreliable integration values. 1 H NMR spectroscopic analysis of the recovered material showed that the polymer was poly (propylene maleate) with proton resonance corresponding to the benzyl alcohol (FIG. 1) present. In particular, there was no proton resonance ( δ = 3.3-3.5 ppm) corresponding to the methylene protons observed from the homopolymer of PO. Homopolymerization of MAn was not observed during the copolymerization process, but homopolymerization of PO was previously observed as a result of higher ring-modification resulting in higher reactivity of PO and lower selectivity of the catalyst. The ratio of MAn and PO incorporated into the polymer backbone remained nearly equimolar, so it was observed that some side reactions (such as branching or crosslinking in the alkene of the incorporated MAn) occurred.
매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광분석법 (MALDI-ToF MS)은 사슬 말단-기 정확도를 확인하기 위해 사용되었다. 교대 공중합계로부터 예상된 바와 같이, 2개의 주요한 분포는 전체 중합체 반복 단위 또는 절반 중합체 반복 단위 (즉, 사슬-말단에 혼입된 하나의 추가의 말레산 무수물 또는 산화프로필렌)에 기인하는 것으로 관측되었다. 두 개의 주요 분포에 대한 말단기는 BnOH 개시에 상응하는 것으로 계산되었고, 소수의 분포가 관측되지 않았다. 촉매로서 Mg(BHT)2(THF)2를 사용하는 MAn 및 PO의 공중합은 선택적으로 일차 알코올 공급원으로부터 개시될 것이다. 오르가노촉매를 사용하는 이전의 공중합은 알켄 결합에서의 가교결합 및 원치않는 하이퍼분지형 공중합체의 형성을 포함하는 원치않는 부반응에서 수득되었다. 또한, PPM의 MALDI-ToF 질량 스펙트럼은 또한 PO 단독중합의 결여를 확인하였고, 또 다른 PO 반복 단위에 인접한 PO 첨가에 기인하는 연속적인 질량 차이는 존재하지 않았다. MAn 및 PO의 공중합에 대한 메커니즘은 디메틸 아연 촉매를 사용하는 무수물 및 에폭사이드의 ROCOP에 유사한 방식으로 일어날 수 있고, 여기서 말레산 무수물의 배위 삽입은 유일하게 알코올 사슬 말단에 의해서만 개시될 수 있고, 에폭사이드의 배위 삽입은 유일하게 카복실산 사슬 말단에 의해 개시될 수 있고, 이는 교대 공중합을 야기한다.Matrix assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-ToF MS) was used to confirm chain end-group accuracy. As expected from the alternating copolymerization system, two major distributions were observed due to the whole polymer repeating unit or half polymer repeating unit (ie one additional maleic anhydride or propylene oxide incorporated at the chain-end). End groups for the two main distributions were calculated to correspond to the BnOH initiation, and few distributions were observed. Copolymerization of MAn and PO using Mg (BHT) 2 (THF) 2 as catalyst will optionally be initiated from the primary alcohol source. Previous copolymerizations using organocatalysts have been obtained in unwanted side reactions involving crosslinking at the alkene bonds and the formation of unwanted hyperbranched copolymers. In addition, the MALDI-ToF mass spectrum of PPM also confirmed the lack of PO homopolymerization, and there was no continuous mass difference due to the addition of PO adjacent to another PO repeat unit. The mechanism for the copolymerization of MAn and PO can take place in a similar manner to the ROCOP of anhydrides and epoxides using a dimethyl zinc catalyst, wherein the coordination insertion of maleic anhydride can only be initiated by the alcohol chain ends, Coordination insertion of the side can be initiated solely by carboxylic acid chain ends, which leads to alternating copolymerization.
MAn 및 PO의 ROCOP의 유사-1차 동력학은 25개의 반복 단위의 표적화된 중합도 (DP)로 동일한 조건으로 후속되었다. 분취액을 8시간의 기간에 걸쳐 취출하였고, MAn의 단량체 전환율은 조 혼합물의 1H NMR 분광 분석에 의해 결정되었다. (도 5a) 각각의 분취액의 분자량 분포는 침전 이후 SEC에 의해 결정되었다. (도 5b) MAn의 단량체 전환율은 2차 동력학을 나타내었고, 전파의 속도 상수 (k' p)는 k' p = 1.36 × 10-5 s-1인 것으로 관측되었다. 유사-1차 동력학의 결과로서, 활성 사슬의 수가 유지되고, 종결 부반응이 중합 전반에 걸쳐 일어나지 않은 것이 추정될 수 있다. 증가하는 단량체 전환율과 함께의 선형 분자량 성장 및 낮은 Ð M는 또한 각각에 대해 관측되었고, 이는 제어된 ROCOP의 추가의 증거를 제공한다. Pseudo- first kinetics of ROCOP of MAn and PO was followed by the same conditions with targeted degree of polymerization (DP) of 25 repeat units. Aliquots were withdrawn over a period of 8 hours, and monomer conversion of MAn was determined by 1 H NMR spectroscopic analysis of the crude mixture. (FIG. 5A) The molecular weight distribution of each aliquot was determined by SEC after precipitation. (Figure 5b) monomer conversion of MAn is exhibited secondary kinetics, the rate constant (k of the radio wave 'p) are k' was observed to be p = 1.36 × 10 -5 s -1 . As a result of the quasi- first order kinetics, it can be estimated that the number of active chains is maintained and that no termination side reactions occur throughout the polymerization. Linear molecular weight growth and low Ð M with increasing monomer conversion were also observed for each, which provides further evidence of controlled ROCOP.
공중합 동력학에 대한 제어력을 정량화하기 위해, DP의 범위는 표적화되었다. PPM은 공단량체에 대한 개시제의 비에 기초하여 10, 25, 50 및 100의 DP를 표적화하여 합성되었다 (도 6). 최종 공중합체의 분자량은 1H NMR 분광법 및 SEC를 사용하여 특성규명되었다. 수득한 공중합체의 DP는 개환 산화프로필렌 (δ = 5.25 ppm)의 메틴 양성자 공명 및 개환 말레산 무수물 (δ = 6.26 ppm)의 알켄 양성자 공명에 대한 벤질 알코올 메틸렌 양성자 공명 (δ = 5.01 ppm)의 비에 기초하여 계산되었다. 분자량은 전반에 걸쳐 관측된 낮은 Ð M과 함께 표적화된 DP와 함께 선형으로 증가되는 것으로 관측되었다. To quantify control over copolymerization kinetics, the range of DPs was targeted. PPM was synthesized by targeting DPs of 10, 25, 50 and 100 based on the ratio of initiator to comonomer (FIG. 6). The molecular weight of the final copolymer was characterized using 1 H NMR spectroscopy and SEC. The DP of the copolymer obtained was a ratio of benzyl alcohol methylene proton resonance ( δ = 5.01 ppm) to methine proton resonance of ring-opening propylene oxide ( δ = 5.25 ppm) and alkene proton resonance of ring-opening maleic anhydride ( δ = 6.26 ppm). Calculated based on The molecular weight was observed to increase linearly with the targeted DP with the low Ð M observed throughout.
자연적으로, 벤질 사슬-말단은 중합후 또는 프린팅후 생체활성 종으로의 개질에 대해 이상적인 말단기는 아니다. 이를 위해, MAn 및 PO의 ROCOP는 일차 알코올 개시제로서 프로파르길 알코올을 사용하여 동일한 조건 하에 수행되었다 (반응식 3). 수득한 PPM의 1H NMR 분광 분석은 δ = 4.78 및 2.27 ppm에서의 양성자 공명의 존재를 나타내었고, 이는 각각 프로파르길 알코올의 메틸렌 및 알킨 양성자에 상응하는 것이다. MALDI-ToF MS는 추가로 프로파르길 알코올로부터의 개시를 확인하였다. 하나의 주요 및 하나의 소수 분포인 2개의 분포가 관측되었고, 둘은 프로파르길 알코올 사슬-말단에 상응하는 분자량이다. 벤질 알코올 개시로 관측되는 바와 같이, 주요 분포는 완전한 반복 단위를 갖는 PPM이었고, 소수 분포는 짐작컨대 사슬 말단에서 추가의 산화프로필렌 단위를 함유하였다. 다른 분포가 관측되지 않았고, 이는 고도의 사슬 말단-기 정확도가 달성되는 것을 나타낸다.Naturally, the benzyl chain-terminus is not an ideal end group for modification to bioactive species after polymerization or after printing. To this end, ROCOP of MAn and PO was performed under the same conditions using propargyl alcohol as the primary alcohol initiator (Scheme 3). 1 H NMR spectroscopy analysis of the obtained PPM showed the presence of proton resonance at δ = 4.78 and 2.27 ppm, corresponding to methylene and alkyne protons of propargyl alcohol, respectively. MALDI-ToF MS further confirmed initiation from propargyl alcohol. Two distributions were observed, one main and one minor, with two corresponding molecular weights corresponding to propargyl alcohol chain-ends. As observed with benzyl alcohol initiation, the main distribution was PPM with complete repeating units, and the minority distribution presumably contained additional propylene oxide units at the chain ends. No other distribution was observed, indicating that high chain end-group accuracy is achieved.
반응식 3
개시제로서As initiator 프로파르길 알코올을Propargyl alcohol 사용하는 using 말레산Maleic acid 무수물 및 산화프로필렌의 Of anhydride and propylene oxide ROCOP로부터의From ROCOP 염료- 및 Dye-and 펩타이드Peptide -- 작용화된Functionalized 폴리Poly (프로필렌 (Propylene 푸마레이트Fumarate ) ) 스캐폴드의Scaffold 합성 synthesis
MAn 및 PO의 ROCOP는 동일한 조건 하에서 개시 종으로서 일차 알코올 4-하이드록시-2-부탄온 (4HB)을 사용하여 추가로 연구되었다. 4HB는 아민 또는 하이드록실아민으로의 프린팅후 작용화를 촉진하기 위해 개시제로서 선택되었다. 4HB로부터의 개시는 각각 δ = 4.45 및 2.19 ppm에서 관측되는 아실 메틸렌 및 메틸기의 특징적인 양성자 공명과 함께 수득한 PPM 물질의 1H NMR 분광법에 의해 확인되었다. 마찬가지로, MALDI-ToF MS는 중합체의 사슬-말단 정확도를 확인하기 위해 사용되었다. 그러나, 요구되는 이온화 에너지의 결과로서, 절단 부반응이 일어났고, 여기서 말단기는 절단되어 부산물로서 아크롤레인을 방출하였다. 그 결과, 말단기는 MALDI-ToF MS에 의한 물 개시인 것을 나타내었고, 이는 동일한 물질의 1H 및 13C NMR 분광법에서 관측되지 않았다. 이전의 문헌은 중합 과정에서의 물의 존재는 중합을 개시하기 보다는 촉매를 피독시키는 것을 나타내었다. 벤질 알코올 및 프로파르길 알코올 개시된 시스템과 달리 3개의 분포가 관측되었고, 이는 1, 2 또는 3개의 추가의 PO 반복 단위를 갖는 전체 PPM 반복 단위와 일치된다. 그러나, 각각의 분포는 4HB 사슬 말단을 나타내었고, 따라서 사슬 말단 정확도는 PO 혼입에 대한 증가된 선호도에도 불구하고 보존되었다. ROCOP of MAn and PO was further studied using primary alcohol 4-hydroxy-2-butanone (4HB) as starting species under the same conditions. 4HB was selected as an initiator to promote functionalization after printing with amines or hydroxylamine. Initiation from 4HB was confirmed by 1 H NMR spectroscopy of the obtained PPM material with characteristic proton resonances of acyl methylene and methyl groups observed at δ = 4.45 and 2.19 ppm, respectively. Likewise, MALDI-ToF MS was used to confirm the chain-end accuracy of the polymer. However, as a result of the required ionization energy, cleavage side reactions occurred where the end groups were cleaved to release acrolein as a byproduct. As a result, the end group showed water initiation by MALDI-ToF MS, which was not observed in 1 H and 13 C NMR spectroscopy of the same material. Previous literature has shown that the presence of water in the course of polymerization poisons the catalyst rather than initiating the polymerization. Unlike the benzyl alcohol and propargyl alcohol disclosed systems, three distributions were observed, consistent with total PPM repeat units with 1, 2 or 3 additional PO repeat units. However, each distribution exhibited 4HB chain ends, so chain end accuracy was preserved despite increased preference for PO incorporation.
말단기 개질가능한 PPF를 생성하기 위해, PPM의 이성질체화는 말단기 종의 절단 또는 다른 부반응을 야기하는 부반응 없이 수행되어야 한다. 이전에 보고된 과정 (문헌 [DiCiccio, A. M.; Coates, G. W., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 10724-10727] 참조, 그것의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 따라, 벤질 알코올 개시된 PPM의 이성질체화는 촉매로서 디에틸아민 (알켄마다 0.15 당량)을 사용하여 CHCl3 중의 0.5 M의 농도에서 24시간 동안 환류 하에 수행되었다. 용매가 회전식 증발을 통해 제거되기 이전에 디에틸아민을 완전하게 제거하기 위해 용액을 인산나트륨 완충 용액 (3:1 v/v)으로 세정하였다. 회수된 중합체의 1H NMR 분광법은 시스-알켄 양성자 (δ = 6.2 ppm)에 기인하는 양성자 공명 및 트랜스-알켄 양성자 (δ = 6.7 ppm)에 기인하는 신규한 양성자 공명의 완전한 감소를 나타내었고, 이는 시스-알켄 함유 PPM을 트랜스-알켄 함유 PPF로의 완전한 이성질체화를 나타낸다. To produce end group modifiable PPF, isomerization of PPM should be performed without side reactions resulting in cleavage or other side reactions of the end group species. In the previously reported process (DiCiccio, AM; Coates, GW, J. Am. Chem. Soc. , 2011 , 133 , 10724-10727), the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. Thus, isomerization of benzyl alcohol initiated PPM was performed under reflux for 24 hours at a concentration of 0.5 M in CHCl 3 using diethylamine (0.15 equiv per alken) as catalyst. The solution was washed with sodium phosphate buffer solution (3: 1 v / v) to completely remove diethylamine before the solvent was removed via rotary evaporation. 1 H NMR spectroscopy of the recovered polymer showed a complete decrease in proton resonance due to cis -alkene protons ( δ = 6.2 ppm) and new proton resonance due to trans- alkene protons ( δ = 6.7 ppm), which The full isomerization of cis- alkene containing PPM to trans- alkene containing PPF is shown.
1H NMR 스펙트럼의 추가의 분석은 각각의 말단기의 양성자 공명이 이성질체화 이전에 중합체에 일치되는 적분값을 가진 재로 유지되는 것을 나타내었고, 이에 따라 말단기가 이성질체화 과정에 의해 영향을 받지 않음이 입증된다. 이는 유사한 분자량 분포를 보여주는 이성질체화 이전 및 이후의 중합체의 SEC 분석에 의해 추가로 확인되었다. Further analysis of the 1 H NMR spectrum showed that the proton resonance of each end group was retained as an ash with an integral value consistent with the polymer prior to the isomerization, thus the end group was not affected by the isomerization process. Proven. This was further confirmed by SEC analysis of the polymer before and after isomerization showing a similar molecular weight distribution.
이러한 실험에서 생성된 PPF 중합체의 특성은 하기 표 2에 요약되어 있다:The properties of the PPF polymers produced in these experiments are summarized in Table 2 below:
표 2TABLE 2
다양한 알코올 Various alcohol 개시제Initiator 및 And 표적화된Targeted DP와 함께 촉매로서 As catalyst with DP Mg(BHT)Mg (BHT) 22 (THF)(THF) 22 를To 사용하여 생성된 PPF 중합체의 특성 Properties of PPF Polymers Created Using
또한 도 1-3, 7-12를 참조한다.See also FIGS. 1-3 and 7-12.
더 낮은 온도에서 다른 유기금속 촉매를 사용하는 PPM의 생성에 대한 비교로서, MAn 및 PO의 ROCOP는 개시제로서 벤질 알코올 및 촉매로서 Mg(BHT)2(THF)2를 사용하여 45℃에서 헥산 중의 2M의 총 단량체 농도로 수행되었다. 저온의 결과로서, 더 긴 중합 시간이 필요하고, 이에 따라 중합 켄칭 이전에 96시간 동안 지속시켰다. 톨루엔 중의 중합과 달리, MAn은 용액을 가열하기 이전에 용해시키는 것으로 관측되지 않았다. 유사하게는, 중합체는 중합의 대부분에 걸쳐 헥산 용액과 불혼화성인 것으로 관측되었고, 이는 또한 단량체 전환이 1H NMR 분광법에 의해 모니터링되는 것을 방해하였다. 그러나, 1H NMR 분광법에 의한 수득한 중합체의 분석은 PPM은 단량체에 대한 개시제의 초기 몰비에 기초한 표적화된 DP로 합성되는 것을 나타내었다 (표 3). MALDI-ToF MS는 추가로 말단기 정확도가 물 개시 또는 물과의 에스테르교환 부반응에 기인하는 분포 없이 중합 과정에서 유지되는 것을 입증하였다. 중합체의 SEC 분석은 분자량이 심지어 반응 용액에 불혼화성인 대다수의 중합체를 사용한 낮은 Ð M (1.17)과 함께 1H NMR 분광법에 기초한 이론적 M n 및 M n 둘 모두와 일치되었음을 나타내었다. As a comparison for the production of PPM using other organometallic catalysts at lower temperatures, the ROCOP of MAn and PO was 2M in hexane at 45 ° C. using benzyl alcohol as initiator and Mg (BHT) 2 (THF) 2 as catalyst. Total monomer concentration. As a result of the lower temperatures, longer polymerization times are required and thus continued for 96 hours before polymerization quenching. Unlike polymerization in toluene, MAn was not observed to dissolve prior to heating the solution. Similarly, the polymer was observed to be immiscible with the hexane solution throughout most of the polymerization, which also prevented monomer conversion from being monitored by 1 H NMR spectroscopy. However, analysis of the obtained polymer by 1 H NMR spectroscopy showed that PPM was synthesized with targeted DP based on the initial molar ratio of initiator to monomer (Table 3). MALDI-ToF MS further demonstrated that end group accuracy is maintained in the polymerization process without distribution due to water initiation or transesterification side reactions with water. SEC analysis of the polymer showed that the molecular weight was consistent with both theoretical M n and M n based on 1 H NMR spectroscopy with low Ð M (1.17) even with the majority of the polymers immiscible in the reaction solution.
표 3TABLE 3
다양한 DP에 대한 For various DP 헥산Hexane 중에서 생산된 PPF의 분자량 특성 Molecular Weight Characteristics of PPF Produced in China
또한 도 4, 13-15를 참조한다:See also FIGS. 4, 13-15:
상기에 제시된 바와 같이, 이러한 시스템이 감소된 온도의 결과로서 더 긴 중합 시간을 요구하지만, 이러한 방법은 규모확대 반응의 관점에서 유리할 수 있다. 헥산에서의 중합체가 아닌 모든 시약의 용해도는 다수의 불순물이 중합 이후 헥산 용액을 경사분리함으로서 순수하게 중합체로부터 제거되는 것을 의미하고, 이에 따라 순수한 PPM을 회수하기 위한 침전의 수를 감소시킨다. 유리하게는 경사분리된 용액이 실온으로 냉각되는 경우에, 미반응된 MAn은 재결정화되는 것으로 관측되었고, 추가의 사용을 위해 회수될 수 있다. 화학적으로 동일한 톨루엔 및 헥산 중에서 생성된 PPM의 결과로서, PPF로의 이성질체화는 동일한 조건에서 수행되었고, 트랜스-알켄으로의 모든 시스-알켄의 완전한 전환이 야기되었다 (도 4).As suggested above, although such systems require longer polymerization times as a result of reduced temperatures, this method may be advantageous in terms of scale-up reactions. The solubility of all reagents other than the polymer in hexane means that a large number of impurities are removed from the polymer purely by decanting the hexane solution after polymerization, thus reducing the number of precipitates to recover pure PPM. Advantageously when the decanted solution is cooled to room temperature, unreacted MAn has been observed to recrystallize and can be recovered for further use. As a result of PPM produced in chemically identical toluene and hexanes, isomerization to PPF was performed under the same conditions, resulting in complete conversion of all cis -alkenes to trans- alkenes (FIG. 4).
상기에 제시된 바와 같이, 3D 스캐폴드를 프린팅하기 위해, 말단-작용화된 PPF는 이전에 보고된 조성물과 함께 수지로 혼합되었다. 문헌 [Luo, Y.; Dolder, C. K.; Walker, J. M.; Mishra, R.; Dean, D.; Becker, M. L., Biomacromolecules, 2016, 17, 690-697]을 참조하고, 이의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 간단하게는, 말단-작용화된 PPF는 동등 질량의 디에틸 푸마레이트 (DEF)에 용해시키고, 광개시제 및 광 산란 제제 (4.1 wt.%)의 혼합물은 수지 전반에 균일하게 혼합되었다. 박막은 EnvisionTEC Micro cDLP 프린터를 사용하여 프린팅될 수 있다. 프로파르길 알코올-작용화된 PPF 디스크 ( = 6 mm)가 프린팅되고, 표면적을 계산하였다. Chromeo® 546-아자이드 염료는 구리-매개된 아자이드-알킨 고리화부가 (CuAAC)를 사용하여 디스크에 부착되었고, 프로파르길 알코올 말단기의 표면 농도는 감산 농도 방법(subtractive concentration method)을 통해 계산되었다. 즉, 염료 용액의 농도의 감소는 필름이 용액으로 침적된 이후에 UV/가시광 및 형광 분광법을 통해 측정되었다. 촉매의 존재 하에 촉매 없이 필름을 코팅하고, 최초 용액에 대해 비교하였다. 표면 상의 염료의 물리적 흡착은 30.0 (± 3.3) pmol.cm-2의 CuAAC 표면 부착 농도와 비교하여 0.1 (± 0.1) pmol.cm-2의 농도를 가지는 것으로 결정되었다. 다른 표면 작용화된 물질, 예컨대 PEG-펩타이드 하이드로겔 및 펩타이드 가교결합된 폴리(에스테르 우레아)는 증가된 세포 생존력에서의 실증 연구를 사용하여 유사한 표면 농도를 나타내었다. 아자이드-작용화된 염료의 선택적 부착은 마스크로서 작용하는 육각형 격자 투과 전자 현미경검사 (TEM) 그리드로 피복된 박막 상의 Megastokes® 673-아자이드 염료의 CuAAC를 통해 추가로 실증되었다. 피복된 필름은 1시간 동안 이소프로필 알코올 및 물 혼합물 중의 황산구리 및 나트륨 아스코르베이트의 용액에 침지시켰다. 필름을 3회 탈이온수로 세정하고, 이미지형성을 위해 673 nm 필터가 구비된 형광 현미경 하에 배치하였다.As indicated above, for printing 3D scaffolds, the end-functionalized PPF was mixed with the resin together with the previously reported composition. Luo, Y .; Dolder, CK; Walker, JM; Mishra, R .; Dean, D .; Becker, ML, Biomacromolecules , 2016 , 17 , 690-697, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. Briefly, the end-functionalized PPF was dissolved in equivalent mass of diethyl fumarate (DEF) and the mixture of photoinitiator and light scattering agent (4.1 wt.%) Was uniformly mixed throughout the resin. Thin films can be printed using an EnvisionTEC Micro cDLP printer. Propargyl alcohol-functionalized PPF discs ( = 6 mm) was printed and the surface area was calculated. Chromeo ® 546-azide dye was attached to the disc using copper-mediated azide-alkyne cycloaddition (CuAAC), and the surface concentration of propargyl alcohol end groups was determined via a subtractive concentration method. Was calculated. That is, the decrease in the concentration of the dye solution was measured by UV / visible and fluorescence spectroscopy after the film was deposited into the solution. The film was coated without catalyst in the presence of a catalyst and compared against the original solution. The physical adsorption of the dye on the surface was determined to have a concentration of 0.1 (± 0.1) pmol.cm -2 compared to the CuAAC surface adhesion concentration of 30.0 (± 3.3) pmol.cm -2 . Other surface functionalized materials such as PEG-peptide hydrogels and peptide crosslinked poly (ester ureas) exhibited similar surface concentrations using empirical studies at increased cell viability. Selective attachment of azide-functionalized dyes was further demonstrated through CuAAC of Megastokes ® 673-azide dyes on thin films coated with hexagonal lattice transmission electron microscopy (TEM) grids acting as masks. The coated film was immersed in a solution of copper sulfate and sodium ascorbate in an isopropyl alcohol and water mixture for 1 hour. The film was washed three times with deionized water and placed under a fluorescence microscope equipped with a 673 nm filter for imaging.
말단-작용화된 중합체가 생물활성 펩타이드로 유도될 수 있는지 확인하기 위해, 세포 연구는 표면 작용화 이후 펩타이드가 생물활성인지 여부를 평가하기 위해 마우스 MC3T3-E1 세포를 사용하여 수행되었다. 펩타이드 서열 GRGDS는 생체적합물질 표면에의 세포 유착을 향상시키기 위해 널리 사용되는 RGD 서열의 유사체이다. 아자이드-작용화된 GRGDS (N3-GRGDS)는 이러한 목적을 위한 고상 펩타이드 합성을 통해 합성하고, CuAAC를 사용하여 프로파르길 알코올 말단-작용화된 PPF 디스크에 부착되었다. (도 16 참조) 디스크는 또한 대조군 시편으로 작용하도록 N3-GRGDS 첨가 없이 그리고 황산구리 촉매 첨가 없이 제조되었다. 원형 디스크는 6 mm의 직경으로 프린팅되었고, 광개시제 부산물을 제거하기 위해 클로로포름, 아세톤 및 에탄올로 세정하였다. 70% 에탄올 및 UV 광으로의 멸균 이후, 디스크는 이후 세포독성에 대해 시험되었다. MC3T3-E1 세포는 250 세포.mm-2로 PPF 디스크 상에서 배양되었다. 37℃ 및 5% CO2에서의 48시간 인큐베이션 이후, 디스크를 라이브/데드® 검정에 가하였고, 여기서 생존 세포는 녹색 칼세인 AM 염료에 의해 확인될 수 있고, 사멸한 세포는 형광 현미경검사 하에 적색 에티듐 동종이량체 염료에 의해 확인되었다. 디스크는 대조군으로서 사용된 사전-배양된 유리 슬라이드로 3회 정량화하였다 (도 17). GRGDS 펩타이드로 유도된 디스크는 말단-작용화된 PPF (첨가된 RGD 용액 없음) 및 물리적으로 흡착된 말단-작용화된 PPF (구리가 첨가되지 않은 RGD 용액) 대조군 디스크의 유사한 세포 생존비를 나타내었다. 유리 슬라이드 대조군에 대한 생존비의 정규화는 모든 필름에 대해 90% 초과의 세포 생존력을 나타내었다. 따라서, 말단-작용화된 PPF의 세포독성은 낮고, ROCOP 촉매로서 Mg(OEt)2를 사용하여 생산된 단계-성장 중합 생산된 PPF 및 PPF 둘 모두와 직접적으로 비슷하였다. To confirm that the end-functionalized polymers can be induced with bioactive peptides, cell studies were performed using mouse MC3T3-E1 cells to assess whether the peptides are bioactive after surface functionalization. Peptide sequence GRGDS is an analogue of the RGD sequence which is widely used to enhance cell adhesion to the biomaterial surface. Azide-functionalized GRGDS (N 3 -GRGDS) was synthesized via solid phase peptide synthesis for this purpose and attached to propargyl alcohol end-functionalized PPF discs using CuAAC. (See FIG. 16) Disks were also prepared without addition of N 3 -GRGDS and without addition of copper sulfate catalyst to serve as control specimens. Circular disks were printed to a diameter of 6 mm and washed with chloroform, acetone and ethanol to remove photoinitiator by-products. After sterilization with 70% ethanol and UV light, the discs were then tested for cytotoxicity. MC3T3-E1 cells were cultured on PPF discs at 250 cells.mm −2 . 37 ℃ and after 48 hours incubation in 5% CO 2, was a disk to the live / dead ® black, where viable cells can be identified by the green knife-old AM dye, an apoptotic cell is red under fluorescence microscopy It was confirmed by the ethidium homodimer dye. Disks were quantified three times with pre-cultured glass slides used as controls (FIG. 17). Disks derived from GRGDS peptides showed similar cell viability of end-functionalized PPF (no added RGD solution) and physically adsorbed end-functionalized PPF (copper added RGD solution) control disks. . Normalization of survival ratios for the glass slide control showed greater than 90% cell viability for all films. Thus, the cytotoxicity of the end-functionalized PPF was low and was directly similar to both the step-growth polymerization produced PPF and PPF produced using Mg (OEt) 2 as the ROCOP catalyst.
액틴 및 핵의 조직화학 염색은 또한 세포 부착을 시각화하기 위해 실시되었다. GRGDS 작용화된 디스크는 인테그린 보조된 부착과 일치되는 말단-작용화된 PPF 대조군 모두보다 더 큰 면적에 걸쳐 잘 정의된 액틴 필라멘트 형성과 함께 씨딩 이후 향상된 확산(spreading)을 나타내었다. 이들 초기 세포 연구에서 수집된 데이터는 GRGDS 펩타이드가 프로파르길 알코올-개시된 PPF 디스크에 고정되는 경우에 생물활성 및 생체이용가능한 것으로 유지되었고, 다른 펩타이드 또는 생물활성 분자로의 추가의 작용화가 실행가능하다. 리간드, 농도 및 분해의 보다 진전된 연구는 관련된 전임상 모델에서 진행 중이다. Histochemical staining of actin and nuclei was also performed to visualize cell adhesion. GRGDS functionalized discs showed improved spreading after seeding with well defined actin filament formation over a larger area than all of the end-functionalized PPF controls consistent with integrin assisted attachment. Data collected from these early cellular studies remained bioactive and bioavailable when GRGDS peptides were immobilized on propargyl alcohol-initiated PPF discs, and further functionalization with other peptides or bioactive molecules is feasible. . More advanced studies of ligand, concentration, and degradation are ongoing in related preclinical models.
본 발명의 말단기 개질가능한 폴리(프로필렌 푸마레이트) (PPF)는 ROCOP 및 작용성 일차 알코올 개시제의 사용을 통해 합성되었다. ROCOP의 특징의 결과로서, 말단기 개질가능한 PPF는 중합 또는 이성질체화 과정에서 에스테르교환 부반응 또는 고리화로부터 말단기 작용가의 손실 없이 임의의 표적화된 분자량으로 제조될 수 있다. 게다가, 중합후 및 프린팅후 PPF 스캐폴드의 표면을 개질하는 능력은 소분자 염료 및 단쇄 펩타이드의 부착으로 실증되었다. 후속적인 세포 검정에서 관측된 낮은 세포독성은 PPF의 이러한 생성 방법이 물질의 펩타이드 작용화를 통해 유도된 세포 분화에 대한 잠재력과 함께 이전 방법과 비슷한 것을 나타내었다. End group modifiable poly (propylene fumarate) (PPF) of the present invention has been synthesized through the use of ROCOP and functional primary alcohol initiators. As a result of the characteristics of the ROCOP, end group-modifiable PPFs can be prepared at any targeted molecular weight without loss of end group functionality from transesterification side reactions or cyclization in the course of polymerization or isomerization. In addition, the ability to modify the surface of the PPF scaffold after polymerization and after printing has been demonstrated by the attachment of small molecule dyes and short chain peptides. The low cytotoxicity observed in subsequent cellular assays indicated that this method of production of PPF was similar to the previous method with the potential for cell differentiation induced through peptide functionalization of the material.
작용화된 산화프로필렌 단량체의 제조 방법Process for preparing functionalized propylene oxide monomer
또 하나의 양태에서, 본 발명은 상기 논의된 작용화된 산화프로필렌 공단량체를 형성하기 위한 신규한 방법에 관한 것이다. 일반적으로 개요에서, 이러한 반응은 상 이동 화학을 사용하여 산화프로필렌 공단량체에 대한 작용기의 첨가를 수반한다. 이러한 반응에서, 원하는 작용기를 함유하는 하나 이상의 알코올, 예컨대 프로파르길 알코올은 염기, 예컨대 NaOH 또는 KOH를 함유하는 수용액에 용해시키고, 할로겐화된 산화프로필렌을 함유하는 용액, 예컨대 (±)-에피클로로히드린, 상 이동제 예컨대 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트, 및 유기 용매와 반응된다. 반응 과정에서, 작용기를 함유하는 분자는 수성상으로부터 유기상으로 이동되고, 여기서 이는 에테르 결합에 의해 산화프로필렌의 말단에 결합된다. 따라서, 일차 할라이드에서 에테르 결합을 형성함으로써, 상이한 유형의 작용화된 산화프로필렌이 수득될 수 있고, 하기 상세히 기재된 바와 같이 금속 촉매와의 개환 공중합에 의해 작용화된 PPF를 합성하기 위해 사용될 수 있다.In another aspect, the present invention relates to a novel method for forming the functionalized propylene oxide comonomers discussed above. In general, this reaction involves the addition of functional groups to propylene oxide comonomers using phase transfer chemistry. In this reaction, one or more alcohols, such as propargyl alcohols, containing the desired functional groups are dissolved in an aqueous solution containing a base such as NaOH or KOH, and a solution containing halogenated propylene oxide such as (±) -epichlorohi And a phase transfer agent such as tetrabutylammonium hydrogensulfate, and an organic solvent. In the course of the reaction, molecules containing functional groups are transferred from the aqueous phase to the organic phase, where they are bonded to the ends of propylene oxide by ether bonds. Thus, by forming ether bonds in the primary halide, different types of functionalized propylene oxide can be obtained and used to synthesize functionalized PPF by ring-opening copolymerization with a metal catalyst as described in detail below.
다양한 구현예에서, 알코올 상의 작용기는 PPF 중합체에 첨가되는 생물활성 화합물 (즉 생물활성 약물, 펩타이드, 단백질, 당, 등), 또는 임의의 다른 화합물 상의 상응하는 작용기와 함께 "클릭" 또는 다른 반응으로 유입될 수 있는 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기일 수 있다. 다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 산화프로필렌 공단량체를 형성하기 위해 사용되는 알코올은 비제한적으로, 프로파르길 알코올, o-니트로벤질 알코올, (±)-에피클로로히드린, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. In various embodiments, the functional groups on the alcohol are in "click" or other reactions with the corresponding functional groups on the bioactive compounds (ie bioactive drugs, peptides, proteins, sugars, etc.), or any other compound added to the PPF polymer. It may be an alkyl or aryl group containing a functional group which can be introduced. In various embodiments, alcohols used to form the functionalized propylene oxide comonomers of the present invention include, but are not limited to propargyl alcohol, o -nitrobenzyl alcohol, (±) -epichlorohydrin, or Combinations.
하나 이상의 이들 구현예에서, 적합한 염기는 비제한적으로, NaOH 또는 KOH를 포함할 것이다. 이들 구현예들 중 일부에서, 할로겐화된 산화프로필렌은 비제한적으로, (±)-에피클로로히드린일 수 있다. 다양한 구현예에서, 상 이동제는 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트 테트라헥실암모늄 하이드로겐설페이트 테트라옥틸암모늄 하이드로겐설페이트 테트라데실암모늄 하이드로겐설페이트일 수 있다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 적합한 유기 용매는 비제한적으로, 톨루엔, 헥산, 혼합된 헥산, 헵탄, 옥탄, 디옥산, 펜탄, 노난, 데칸 도데칸 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. In one or more of these embodiments, suitable bases will include, but are not limited to, NaOH or KOH. In some of these embodiments, the halogenated propylene oxide can be, but is not limited to, (±) -epichlorohydrin. In various embodiments, the phase transfer agent can be tetrabutylammonium hydrogensulfate tetrahexylammonium hydrogensulfate tetraoctylammonium hydrogensulfate tetradecylammonium hydrogensulfate. In one or more of these embodiments, suitable organic solvents may include, but are not limited to toluene, hexane, mixed hexane, heptane, octane, dioxane, pentane, nonane, decane dodecane or combinations thereof.
하나 이상의 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌 공단량체는 하기 반응식 4에 따라 제조될 수 있다:In one or more embodiments, the functionalized propylene oxide comonomer can be prepared according to Scheme 4:
반응식 4
여기서 R은 작용기, 또는 PPF 중합체에 첨가되는 생물활성 화합물 (즉 생물활성 약물, 펩타이드, 단백질, 당, 등), 작용성 종 또는 임의의 다른 화합물 상의 상응하는 작용기와 함께 "클릭" 또는 다른 반응으로 유입될 수 있는 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이다. 일부 구현예에서, 표적화된 생물활성 화합물은 상응하는 작용기를 첨가하도록 작용화될 수 있고, 단, 이를 실시하는 것은 생물활성 화합물을 변성하지 않거나 또는 그렇지 않으면 생물활성 화합물, 작용성 종, 또는 다른 화합물이 그것의 의도된 목적을 위해 비효과적으로 첨가되지 않게 한다. 하나 이상의 구현예에서, R은 알킨, 알켄, 하이드록실, 보호된 하이드록실, 티올 또는 할라이드 작용기 또는 이러한 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기일 것이다.Wherein R is a "click" or other reaction with a functional group or corresponding functional group on a bioactive compound (ie bioactive drug, peptide, protein, sugar, etc.), functional species or any other compound added to the PPF polymer Alkyl or aryl groups containing functional groups which can be introduced. In some embodiments, the targeted bioactive compound can be functionalized to add a corresponding functional group, provided that doing so does not denature or otherwise bioactive compound, functional species, or other compounds. It does not add ineffectively for its intended purpose. In one or more embodiments, R will be an alkyne, alkene, hydroxyl, protected hydroxyl, thiol or halide functional group or an alkyl or aryl group containing such functional group.
다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 산화프로필렌 공단량체를 형성하는 방법은 수산화나트륨 (NaOH), 수산화칼륨 (KOH), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 염기를 함유하는 수용액에 프로파르길 알코올을 첨가하여 시작된다. 이들 구현예들 중 일부에서, 프로파르길 알코올은 교반하면서 약 -10℃ 내지 약 30℃의 온도로 약 20 중량% 내지 약 50 중량%의 NaOH를 함유하는 수용액에 적가하였다. 이들 구현예들 중 일부에서, 수용액은 약 20 중량% 내지 약 45 중량%, 다른 구현예에서, 약 20 중량% 내지 약 40 중량%, 다른 구현예에서, 약 20 중량% 내지 약 35 중량%, 다른 구현예에서, 약 20 중량% 내지 약 30 중량%, 다른 구현예에서, 약 30 중량% 내지 약 50 중량%, 다른 구현예에서, 약 35 중량% 내지 약 50 중량%, 다른 구현예에서, 약 40 중량% 내지 약 50 중량%의 NaOH를 함유한다. 일부 구현예에서, 수용액은 약 -10℃ 내지 약 20℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 15℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 10℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 5℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 0℃, 다른 구현예에서 약 -5℃ 내지 약 30℃, 다른 구현예에서 약 0℃ 내지 약 30℃, 및 다른 구현예에서 약 10℃ 내지 약 30℃의 온도에서 형성된다. In various embodiments, the method of forming a functionalized propylene oxide comonomer of the present invention comprises propargyl in an aqueous solution containing a base selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), and combinations thereof. Start by adding alcohol. In some of these embodiments, propargyl alcohol is added dropwise to an aqueous solution containing about 20 wt% to about 50 wt% NaOH at a temperature of about −10 ° C. to about 30 ° C. with stirring. In some of these embodiments, the aqueous solution is from about 20% to about 45% by weight, in other embodiments, from about 20% to about 40% by weight, in other embodiments, from about 20% to about 35% by weight, In other embodiments, from about 20% to about 30% by weight, in other embodiments, from about 30% to about 50% by weight, in other embodiments, from about 35% to about 50% by weight, in other embodiments, It contains about 40% to about 50% by weight of NaOH. In some embodiments, the aqueous solution is about −10 ° C. to about 20 ° C., in other embodiments about −10 ° C. to about 15 ° C., in other embodiments about −10 ° C. to about 10 ° C., in other embodiments about −10 ° C. To about 5 ° C., in other embodiments from about −10 ° C. to about 0 ° C., in other embodiments from about −5 ° C. to about 30 ° C., in other embodiments from about 0 ° C. to about 30 ° C., and in other embodiments about 10 ° C. It is formed at a temperature of ℃ to about 30 ℃.
다음으로, (±)-에피클로로히드린 및 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트는 적합한 유기 용매, 예컨대 헥산에 용해되고, 불활성 분위기 하에 수성 프로파르길 알코올 용액에 물을 첨가한다. 온도는 주위 온도로 복귀되고, 상기 반응은 불활성 분위기, 예컨대 N2 블랭킷 하에 약 1 시간 내지 약 24 시간 동안 진행되어 글리시딜 프로파르길 에테르를 생성한다. 일부 구현예에서, 상기 반응은 약 5 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 10 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 20 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 15 시간, 및 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 10 시간 동안 진행된다. Next, (±) -epichlorohydrin and tetrabutylammonium hydrogensulfate are dissolved in a suitable organic solvent such as hexane and water is added to the aqueous propargyl alcohol solution under an inert atmosphere. The temperature is returned to ambient temperature and the reaction proceeds for about 1 to about 24 hours under an inert atmosphere such as an N 2 blanket to produce glycidyl propargyl ether. In some embodiments, the reaction is about 5 to about 24 hours, in other embodiments, from about 10 hours to about 24 hours, in other embodiments, from about 12 hours to about 24 hours, in other embodiments, from about 1 hour to From about 1 hour to about 15 hours, and in other embodiments, from about 1 hour to about 10 hours.
상기 반응은 이후 켄팅되고, 수득한 조 생성물은 당업계에서 알려진 임의의 적합한 수단에 의해 정제된다. 일부 구현예에서, 상기 반응은 염수에서 켄칭된다. 이들 구현예들 중 일부에서, 조 생성물은 적합한 유기 용매로 추출되고, 칼럼 크로마토그래피 또는 증류에 의해 정제되어 정제된 글리시딜 프로파르길 에테르를 생성한다. 이들 구현예들 중 일부에서, 추출 단계는 3회분의 디클로로메탄 (DCM)으로 조 생성물을 추출하고, Na2SO4 상에서 조합된 유기층을 건조하고, Na2SO4로 필터링하고, 회전식 증발로 조 생성물을 농축시키는 것을 수반한다.The reaction is then quenched and the crude product obtained is purified by any suitable means known in the art. In some embodiments, the reaction is quenched in brine. In some of these embodiments, the crude product is extracted with a suitable organic solvent and purified by column chromatography or distillation to produce purified glycidyl propargyl ether. In some of these embodiments, the extraction step is a bath to extract the crude product with dichloromethane (DCM) in 3 batches, and drying the combined organic layers over Na 2 SO 4, and filtered with Na 2 SO 4, and rotary evaporated This involves concentrating the product.
일부 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌 공단량체는 하기 실시예 18에서 제시된 바와 같이 제조될 수 있다. In some embodiments, functionalized propylene oxide comonomers can be prepared as set forth in Example 18 below.
일부 다른 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌 공단량체 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)은 실질적으로 동일한 반응을 사용하여 o-니트로벤질 알코올로부터 제조될 수 있다. 이들 구현예에서, o-니트로벤질 알코올은 적합한 용매 예컨대 1,4-디옥산 또는 THF, 및 전달제, 예컨대 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트, 및 염기 예컨대 수산화나트륨 (NaOH) 또는 수산화칼륨 (KOH)을 함유하는 수용액에 용해시킨다. 이들 구현예들 중 일부에서, 수용액은 약 20 중량 중량% 내지 약 50 중량 중량%의 NaOH를 함유하고, 이들 구현예들 중 일부에서 수용액은 약 20 중량% 내지 약 45 중량%, 다른 구현예에서, 약 20 중량% 내지 약 40 중량%, 다른 구현예에서, 약 20 중량% 내지 약 35 중량%, 다른 구현예에서, 약 20 중량% 내지 약 30 중량% , 다른 구현예에서, 약 30 중량% 내지 약 50 중량% , 다른 구현예에서, 약 35 중량% 내지 약 50 중량% , 다른 구현예에서, 약 40 중량% 내지 약 50 중량%의 NaO를 함유한다. In some other embodiments, the functionalized propylene oxide comonomer 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO) can be prepared from o -nitrobenzyl alcohol using substantially the same reaction. have. In these embodiments, o -nitrobenzyl alcohol comprises a suitable solvent such as 1,4-dioxane or THF, and a delivery agent such as tetrabutylammonium hydrogensulfate, and a base such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH). It is dissolved in the aqueous solution to contain. In some of these embodiments, the aqueous solution contains about 20 wt% to about 50 wt% NaOH, and in some of these embodiments the aqueous solution is about 20 wt% to about 45 wt%, in other embodiments , From about 20 wt% to about 40 wt%, in other embodiments, from about 20 wt% to about 35 wt%, in other embodiments, from about 20 wt% to about 30 wt%, in other embodiments, about 30 wt% To about 50% by weight, in other embodiments, from about 35% to about 50% by weight, and in other embodiments, from about 40% to about 50% by weight of NaO.
다음으로, (±)-에피클로로히드린은 교반하면서 약 -10℃ 내지 약 30℃의 온도에서 혼합물에 첨가된다. 일부 구현예에서, (±)-에피클로로히드린은 약 -10℃ 내지 약 20℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 15℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 10℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 5℃, 다른 구현예에서 약 -10℃ 내지 약 0℃, 다른 구현예에서 약 -5℃ 내지 약 30℃, 다른 구현예에서 약 0℃ 내지 약 30℃, 및 다른 구현예에서 약 10℃ 내지 약 30℃의 온도에서 혼합물에 적가된다. Next, (±) -epichlorohydrin is added to the mixture at a temperature of about −10 ° C. to about 30 ° C. with stirring. In some embodiments, (±) -epichlorohydrin is from about −10 ° C. to about 20 ° C., in other embodiments from about −10 ° C. to about 15 ° C., in other embodiments from about −10 ° C. to about 10 ° C., other From about -10 ° C to about 5 ° C in embodiments, from about -10 ° C to about 0 ° C in other embodiments, from about -5 ° C to about 30 ° C in other embodiments, from about 0 ° C to about 30 ° C in other embodiments, And in other embodiments dropwise to the mixture at a temperature of about 10 ° C to about 30 ° C.
온도는 이후 주위 온도로 복귀되고, 상기 반응은 불활성 분위기, 예컨대 N2 블랭킷 하에서 약 1 시간 내지 약 96 시간 동안 (또는 시약이 완전하게 반응될 때까지) 진행되어 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 생성하였다. 일부 구현예에서, 상기 반응은 약 1 내지 약 72 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 48 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 6 시간 내지 약 96 시간, 다른 구현예에서, 약 12 시간 내지 약 96 시간, 및 다른 구현예에서, 약 24 시간 내지 약 72 시간 동안 진행되었다. The temperature is then returned to ambient temperature and the reaction proceeds under an inert atmosphere such as an N 2 blanket for about 1 hour to about 96 hours (or until the reagents have fully reacted) to form 2-[[(2-nitrophenyl ) Methoxy] methyl] oxirane (NMMO). In some embodiments, the reaction is about 1 to about 72 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 48 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 24 hours, in other embodiments, from about 6 hours to In about 96 hours, in other embodiments, from about 12 hours to about 96 hours, and in other embodiments, from about 24 hours to about 72 hours.
수득한 조 생성물은 당업계에서 알려진 임의의 적합한 수단에 의해 정제된다. 일부 구현예에서, 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)은 2시간 이상 동안 유기 용매 예컨대 디에틸 에테르 또는 THF의 첨가에 의해 유기상으로 추출된다. 매회 유기상은 분리되고 수집된다. 조합된 유기상은 이후 과잉의 H2O, 포화된 중탄산나트륨, 및 포화된 염화나트륨으로 2회 이상 동안 세정된다. 마찬가지로, 유기층은 분리되고 각각 세정하여 수집되고, 이후 조합되고, MgSO4 상에서 건조되고, 여과되고, 회전식 증발로 농축되었고, 칼럼 크로마토그래피 또는 증류에 의해 정제하여 정제된 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 생성하였다. The crude product obtained is purified by any suitable means known in the art. In some embodiments, 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO) is extracted to the organic phase by addition of an organic solvent such as diethyl ether or THF for at least 2 hours. Each time the organic phase is separated and collected. The combined organic phases are then washed twice or more with excess H 2 O, saturated sodium bicarbonate, and saturated sodium chloride. Likewise, the organic layer is separated and collected by washing each, then combined, dried over MgSO 4 , filtered, concentrated by rotary evaporation and purified by column chromatography or distillation to purify 2-[[(2-nitro). Phenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO).
단량체-작용화된 PPF 중합체의 제조 방법Process for preparing monomer-functionalized PPF polymer
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 논의된 작용화된 PPF 중합체를 형성하는 신규한 방법에 관한 것이다. 전형적으로, PPF 합성을 위한 ROP 방법은 공단량체로서 말레산 무수물 및 산화프로필렌을 사용하고, 이는 PPF를 형성하기 위한 이성질체화되기 이전에 유기금속 촉매를 사용하는 교대 개환 공중합 (ROCOP)이 진행된다. 정정된 반응 조건 하에서, 유기금속 촉매를 사용하는 교대 개환 공중합 (ROCOP)에 의한 PPF 합성은 높은 말단기 정확도, 중합 과정에서의 분자량의 정확한 조절, 선형 분자량 성장 및 좁은 모노모달 분자량 분포를 나타낸다. 이러한 ROP 반응에서 상기 기재된 작용화된 산화프로필렌을 사용함으로써, 작용화된 측쇄를 갖는 단량체 작용화된 PPF 중합체가 생성된다. 하나 이상의 구현예에서, 또한 이들 단량체 작용화된 PPF 중합체는 상기 기재된 바와 같이 작용화된 개시 알코올을 통해 말단 작용화될 수 있다. In another aspect, the present invention relates to a novel method of forming the functionalized PPF polymer discussed above. Typically, the ROP method for PPF synthesis uses maleic anhydride and propylene oxide as comonomers, which undergo alternating ring-opening copolymerization (ROCOP) using organometallic catalysts before isomerization to form PPF. Under corrected reaction conditions, PPF synthesis by alternating ring-opening copolymerization (ROCOP) using organometallic catalysts shows high end group accuracy, precise control of molecular weight in the course of polymerization, linear molecular weight growth and narrow monomodal molecular weight distribution. By using the functionalized propylene oxide described above in this ROP reaction, a monomer functionalized PPF polymer with functionalized side chains is produced. In one or more embodiments, these monomer functionalized PPF polymers may also be terminally functionalized through the functionalized starting alcohol as described above.
제어된 중합에 필요한 2개의 특징이 존재하고, 하나는 말단화가 없고 다른 하나는 사슬 이동이 없다. 이러한 2개의 특징은 잘 정의된 분자량 중합체의 합성을 위해 이상적으로 제어된 중합을 이룬다. 전형적으로, 환형 폴리에스테르의 경우, 제어된 중합을 이용하는 일반적인 방법은 ROP를 개시하기 위해 촉매를 사용하는 것이다. 그러나, 골 조직 엔지니어링 임상 스캐폴드 또는 임의의 다른 생체적합물질 생성물을 위한 PPF를 제조하기 위해, 물질의 생체내 영향이 고려되어야 한다. 골 조직 엔지니어링에 대해 이상적인 물질은 온건한 공정을 사용하여 제조되고, 무독성 방식으로 가공되고, 무독성 스캐폴드로 최종적으로 프린팅된다. 합성 단계의 경우, 반응 시스템에 첨가되는 모든 시약은 무독성이거나 또는 후속 공정에서 용이하게 제거되어야 한다. PPF 합성을 위해 이용되는 현재 ROP 방법에 기초하여, 촉매 및 용매 단독은 최종 중합체에 대해 독성을 도입되는 잠재력을 가진다. 용매는 용이하게 제거될 수 있고, 이에 따라 촉매 단독은 특별하게 고려되어야 한다. 유기금속 화합물은 물질로부터 미량의 량을 제거하기 위한 완전한 방법이 존재하지 않기 때문에 저독성이어야 한다. 이러한 요건을 충족시키기 위해, 인간 신체에의 사용을 위해 중심 금속 및 주위 리간드 모두를 고려하는 것이 필요하다.There are two features necessary for controlled polymerization, one without termination and the other without chain transfer. These two features result in ideally controlled polymerization for the synthesis of well defined molecular weight polymers. Typically, for cyclic polyesters, a common method of using controlled polymerization is to use a catalyst to initiate ROP. However, in order to prepare PPF for bone tissue engineering clinical scaffolds or any other biocompatible products, the in vivo effects of the materials should be considered. Ideal materials for bone tissue engineering are manufactured using moderate processes, processed in a non-toxic manner, and finally printed into a non-toxic scaffold. For the synthetic step, all reagents added to the reaction system must be non-toxic or easily removed in subsequent processes. Based on the current ROP method used for PPF synthesis, the catalyst and solvent alone have the potential to introduce toxicity to the final polymer. The solvent can be easily removed, and therefore the catalyst alone must be specially considered. Organometallic compounds should be low toxicity because no complete method exists for removing trace amounts from the material. To meet this requirement, it is necessary to consider both the central metal and the surrounding ligands for use in the human body.
모든 이러한 요건을 충족시키는 것으로 밝혀진 ROP에 대한 유기금속 촉매의 하나의 예는 마그네슘 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (Mg(BHT)2(THF)2)이다. 중심 마그네슘 이온은 인간 몸체에 대한 비-세포독성 성분이고, 리간드 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (부틸화된 하이드록시톨루엔, 즉 BHT)은 1954년에 식품 의약품국에 의해 식품 첨가물 및 안정화제로서 사용하기 위해 승인되었고, 하기의 일반적인 구조를 가진다:One example of an organometallic catalyst for ROP that has been found to meet all these requirements is
이러한 마그네슘 촉매는 무독성일 뿐만 아니라 ROP 및 ROCOP 공정을 조절하는 양호한 능력을 가지며, 공기에 대해 민감성이 아니며, 촉매적 활성에 영향을 미치지 않고 상이한 개시제의 사용이 허용된다. These magnesium catalysts are not only toxic but have a good ability to control the ROP and ROCOP processes, are not sensitive to air, and allow the use of different initiators without affecting catalytic activity.
다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 하기 반응식 5에 나타난 바와 같이 합성될 수 있다:In various embodiments, the functionalized PPF polymers of the invention can be synthesized as shown in Scheme 5:
반응식 5
식 중, R은 작용기, 또는 PPF 중합체에 첨가되는 생물활성 화합물 (즉 생물활성 약물, 펩타이드, 단백질, 당, 등), 또는 임의의 다른 화합물 상의 상응하는 작용기와 함께 "클릭" 또는 다른 반응으로 유입될 수 있는 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이고; R'는 상기에 기재된 바와 같은 말단 작용기이다. 다양한 구현예에서, R'는 비제한적으로, 하나 이상의 벤질기, 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. Wherein R is introduced into the “click” or other reaction with a functional group, or a bioactive compound (ie bioactive drug, peptide, protein, sugar, etc.) added to the PPF polymer, or a corresponding functional group on any other compound Alkyl or aryl groups containing possible functional groups; R 'is a terminal functional group as described above. In various embodiments, R ′ is, but is not limited to, one or more benzyl groups, alkyne groups, propargyl groups, allyl groups, alkenes groups, 4-dibenzocyclooctyne groups, cyclooctyne groups, ketone groups, aldehyde groups, tertiary Halogen groups, or a combination thereof.
다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 하기 반응식 6에 나타난 바와 같이 합성될 수 있다:In various embodiments, the functionalized PPF polymer of the present invention can be synthesized as shown in Scheme 6:
반응식 6
식 중, R은 작용기, 또는 PPF 중합체에 첨가되는 생물활성 화합물 (즉 생물활성 약물, 펩타이드, 단백질, 당, 등), 작용성 종, 또는 다른 화합물 상의 상응하는 작용기와 함께 "클릭" 또는 다른 반응으로 유입될 수 있는 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이다. Wherein R is a “click” or other reaction with a functional group or corresponding functional group on a bioactive compound (ie, bioactive drug, peptide, protein, sugar, etc.), functional species, or other compound added to the PPF polymer Alkyl or aryl groups containing functional groups that can be introduced into.
본 발명의 방법의 하나 이상의 구현예에서, 상기에 기재된 바와 같은 작용화된 산화프로필렌이 우선 제조된다. 다음으로, 작용화된 산화프로필렌, 상기에 기재된 바와 같은 개시 알코올, 예컨대 벤질 알코올, 프로파르길 알코올, 4-하이드록시부탄-2-온, 또는 5-노르보넨-2-올, 금속 촉매 예컨대 Mg(BHT)2(THF)2, 및 말레산 무수물은 표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 적합한 용매 예컨대 톨루엔 또는 헥산에 용해된다. 다양한 구현예에서, 개시 알코올은 작용화된 개시 알코올일 수 있거나 아닐 수 있다. 이들 구현예들 중 일부에서, 용액의 총 단량체 농도는 약 1M 내지 약 6M, 다른 구현예에서, 약 1M 내지 약 5M, 다른 구현예에서, 약 1M 내지 약 4M, 다른 구현예에서, 약 1M 내지 약 3M, 다른 구현예에서, 약 2M 내지 약 6M, 다른 구현예에서, 약 3M 내지 약 6M, 및 다른 구현예에서, 약 4M 내지 약 6M이다.In one or more embodiments of the process of the invention, the functionalized propylene oxide as described above is first produced. Next, functionalized propylene oxide, starting alcohols as described above, such as benzyl alcohol, propargyl alcohol, 4-hydroxybutan-2-one, or 5-norbornene-2-ol, metal catalysts such as Mg (BHT) 2 (THF) 2 , and maleic anhydride are dissolved in a suitable solvent such as toluene or hexane using standard Schlenk line techniques. In various embodiments, the starting alcohol may or may not be a functionalized starting alcohol. In some of these embodiments, the total monomer concentration of the solution is from about 1M to about 6M, in other embodiments, from about 1M to about 5M, in other embodiments, from about 1M to about 4M, in other embodiments, from about 1M to About 3M, in other embodiments, from about 2M to about 6M, in other embodiments, from about 3M to about 6M, and in other embodiments, from about 4M to about 6M.
다양한 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌은 사용되는 총 산화프로필렌 단량체의 약 30 몰% 내지 약 50 몰% (즉, 작용화된 산화프로필렌 및 산화프로필렌의 총 조합된 몰)를 차지할 것이다. 일부 구현예에서, 작용화된 산화프로필렌은 사용되는 총 산화프로필렌 단량체 (즉, 작용화된 프로필렌 및 산화프로필렌의 총 조합된 몰)의 약 35 몰% 내지 약 50 몰%의 총 단량체, 다른 구현예에서 약 40 몰% 내지 약 50 몰%, 다른 구현예에서 약 45 몰% 내지 약 50 몰%, 다른 구현예에서 약 30 몰% 내지 약 45 몰%, 다른 구현예에서 약 30 몰% 내지 약 40 몰%, 및 다른 구현예에서 약 30 몰% 내지 약 35 몰%를 차지할 것이다. 말레산 무수물은 사용되는 총 단량체 (즉, 작용화된 산화프로필렌, 산화프로필렌 및 말레산 무수물의 총 조합된 몰)의 약 50 몰%를 차지할 것이다.In various embodiments, the functionalized propylene oxide will comprise from about 30 mole percent to about 50 mole percent (ie, the total combined moles of functionalized propylene oxide and propylene oxide) of the total propylene oxide monomers used. In some embodiments, the functionalized propylene oxide is from about 35 mol% to about 50 mol% of the total monomers of the total propylene oxide monomers used (ie, the total combined moles of functionalized propylene and propylene oxide), in other embodiments From about 40 mol% to about 50 mol%, in other embodiments from about 45 mol% to about 50 mol%, in other embodiments from about 30 mol% to about 45 mol%, in other embodiments from about 30 mol% to about 40 Mole%, and in other embodiments from about 30 mole% to about 35 mole%. Maleic anhydride will comprise about 50 mole percent of the total monomers used (ie, the total combined moles of functionalized propylene oxide, propylene oxide and maleic anhydride).
하나 이상의 이들 구현예에서, 반응 용기는 밀봉되고, 약 1 시간 내지 약 48 시간 동안 (또는 본질적으로 모든 단량체가 소모될 때까지) 약 40℃ 내지 약 80℃의 온도로 가열되어 본 발명의 작용화된 PPF 중합체의 시스 이성질체 (작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)) 중간체를 생성한다. 일부 구현예에서, 반응 용기는 약 40℃ 내지 약 75℃, 다른 구현예에서, 약 40℃ 내지 약 70℃, 다른 구현예에서, 약 40℃ 내지 약 65℃, 다른 구현예에서, 약 40℃ 내지 약 60℃, 다른 구현예에서, 약 50℃ 내지 약 80℃, 다른 구현예에서, 약 55℃ 내지 약 80℃, 및 다른 구현예에서, 약 60℃ 내지 약 80℃의 온도로 가열된다. 일부 구현예에서, 반응 용기는 약 1 시간 내지 약 50 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 36 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 30 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 6 시간 내지 약 48 시간, 다른 구현예에서, 약 12 시간 내지 약 48 시간, 및 다른 구현예에서, 약 24 시간 내지 약 48 시간 동안 가열된다. 폴리(프로필렌 말레에이트) 중간체는 이 목적을 위해 당업계에서 알려진 임의의 적합한 방법에 의해 회수될 수 있다. 이들 구현예들 중 일부에서, 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중간체는 적합한 유기 용매 예컨대 디에틸 에테르에서의 침전에 의해 회수된다.In one or more of these embodiments, the reaction vessel is sealed and heated to a temperature of about 40 ° C. to about 80 ° C. for about 1 to about 48 hours (or until essentially all monomers are consumed) to functionalize the present invention. Cis isomer (functionalized poly (propylene maleate)) intermediate of the modified PPF polymer. In some embodiments, the reaction vessel is from about 40 ° C. to about 75 ° C., in other embodiments, from about 40 ° C. to about 70 ° C., in other embodiments, from about 40 ° C. to about 65 ° C., in other embodiments, about 40 ° C. To about 60 ° C., in other embodiments, from about 50 ° C. to about 80 ° C., in other embodiments, from about 55 ° C. to about 80 ° C., and in other embodiments, to a temperature from about 60 ° C. to about 80 ° C. In some embodiments, the reaction vessel is about 1 hour to about 50 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 36 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 30 hours, in other embodiments, about 1 hour To about 24 hours, in other embodiments, from about 6 hours to about 48 hours, in other embodiments, from about 12 hours to about 48 hours, and in other embodiments, from about 24 hours to about 48 hours. The poly (propylene maleate) intermediate may be recovered by any suitable method known in the art for this purpose. In some of these embodiments, the functionalized poly (propylene maleate) intermediate is recovered by precipitation in a suitable organic solvent such as diethyl ether.
하나 이상의 이들 구현예에서, 이러한 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중간체는 이후 이성질체화되어 본 발명의 작용화된 PPF 중합체를 형성한다. 이들 구현예에서, 회수된 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중간체를 이후 적합한 유기 용매, 바람직하게는 클로로포름에 용해시키고, 유기 염기, 예컨대 디에틸아민 또는 피리딘을 첨가한다. 생성된 용액은 이후 약 1 시간 내지 약 50 시간 동안 (또는 실질적으로 모든 폴리(프로필렌 말레에이트) 중간체가 이성질체화될 때까지) 불활성 분위기 하에서 환류 온도로 가열하여 본 발명의 작용화된 PPF 중합체를 생성한다. 일부 구현예에서, 용액은 약 1 시간 내지 약 36 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 30 시간, 다른 구현예에서, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 다른 구현예에서, 약 6 시간 내지 약 48 시간, 다른 구현예에서, 약 12 시간 내지 약 48 시간, 다른 구현예에서, 약 18 시간 내지 약 48 시간, 다른 구현예에서, 약 24 시간 내지 약 48 시간, 및 다른 구현예에서, 약 36 시간 내지 약 48 시간 동안 환류되어 본 발명의 작용화된 PPF 중합체를 생성한다.In one or more of these embodiments, this functionalized poly (propylene maleate) intermediate is then isomerized to form the functionalized PPF polymer of the present invention. In these embodiments, the recovered functionalized poly (propylene maleate) intermediate is then dissolved in a suitable organic solvent, preferably chloroform, and an organic base such as diethylamine or pyridine is added. The resulting solution is then heated to reflux temperature in an inert atmosphere for about 1 to about 50 hours (or until substantially all of the poly (propylene maleate) intermediate is isomerized) to produce the functionalized PPF polymer of the present invention. do. In some embodiments, the solution has about 1 hour to about 36 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 30 hours, in other embodiments, from about 1 hour to about 24 hours, in other embodiments, from about 6 hours to About 48 hours, in other embodiments, from about 12 hours to about 48 hours, in other embodiments, from about 18 hours to about 48 hours, in other embodiments, from about 24 hours to about 48 hours, and in other embodiments, about Reflux for 36 to about 48 hours to produce the functionalized PPF polymer of the present invention.
작용화된 PPF 중합체는 이 목적을 위해 당업계에서 알려진 임의의 적합한 방법에 의해 정제될 수 있다. 이들 구현예들 중 일부에서, 작용화된 PPF 중합체는 과잉의 인산염 버퍼 염수 용액 또는 적합한 산 용액에서 반복된 세정에 의해 정제하고, 상기에 기재된 바와 같이 유기층을 조합하고, 진공에서 생성된 중합체를 건조시켜 정제된 중합체를 생성된다. The functionalized PPF polymer can be purified by any suitable method known in the art for this purpose. In some of these embodiments, the functionalized PPF polymer is purified by repeated washing in an excess of phosphate buffered saline solution or a suitable acid solution, combining the organic layers as described above, and drying the resulting polymer in vacuo. To produce a purified polymer.
실시되는 본 발명의 구현예를 추가로 정의하고 감소시키기 위해, 3개의 상이한 "클릭" 반응 가능 작용기를 선택하여 단량체 전구체를 작용화시키고, 하기 실시예 섹션에서 제시된 바와 같이 제조하였다. 제1 작용기는 1,3-쌍극성 고리화첨가가 가능한 알킬기이었다. 제2의 것은 카보닐기이었고, 이는 옥심 리게이션 반응이 진행될 수 있다. 마지막 것은 하이드록실기이었고, 이는 PPF 친수성을 조정할 수 있고, 추가의 작용화를 위한 잠재력으로 수소 결합을 형성할 수 있다. In order to further define and reduce the embodiments of the invention to be carried out, three different “click” reactive functional groups were selected to functionalize the monomer precursors and were prepared as set forth in the Examples section below. The first functional group was an alkyl group capable of 1,3-dipolar cycloaddition. The second one was a carbonyl group, which can undergo an oxime ligation reaction. The last one was a hydroxyl group, which could tune PPF hydrophilicity and form hydrogen bonds with the potential for further functionalization.
작용화된 산화프로필렌 공단량체의 특성규명 Characterization of functionalized propylene oxide comonomer
1. 글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE) 1. Glycidyl Propargyl Ether (GPE)
글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE)을 H2O로부터 헥산으로 프로파르길 알코올을 이동시키기 위한 상 이동 시약 (즉 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트)을 사용하여 합성하였다. (실시예 18 참조) 정제 이후, 순수한 생성물은 1H NMR 분광법을 특징으로 하고, 데이터는 생성물의 화학 구조를 입증하기 위해 개시 물질과 비교되었다. GPE에 대한 1H GPE NMR 분광 데이터와 개시 물질의 것과의 비교는 에폭시 고리 및 알킨 작용가가 온전하게 유지되는 것을 나타낸다 (도 18). 나아가, 1H-1H COSY NMR 분광 데이터는 에폭시 구조로부터의 5개의 양성자 공명은 커플링되어 복합한 고슈아 커플링을 야기한다.Glycidyl propargyl ether (GPE) was synthesized using a phase transfer reagent ( ie tetrabutylammonium hydrogensulfate) to transfer propargyl alcohol from H 2 O to hexane. After purification, the pure product was characterized by 1 H NMR spectroscopy, and the data was compared with the starting material to verify the chemical structure of the product. Comparison of 1 H GPE NMR spectral data for GPE with that of the starting material shows that the epoxy ring and alkyne functionality remain intact (FIG. 18). Furthermore, the 1 H- 1 H COSY NMR spectroscopic data show that five proton resonances from the epoxy structure are coupled, resulting in a complex GoShua coupling.
2. 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO) 2. 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO)
이들 실험에서, 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란은 루이스 염기로서 NaOH를 사용하여 합성되어 (±)-에피클로로히드린과의 에테르 연결을 형성한다. 정제 이후, 최종 생성물 1H NMR 분광 데이터는 개환 또는 다른 부정적인 부반응 없이 o-니트로벤질기가 에폭사이드 구조에 성공적으로 부착되는 것을 나타낸다 (도 19).In these experiments, 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane is synthesized using NaOH as the Lewis base to form ether linkages with (±) -epichlorohydrin. After purification, the final product 1 H NMR spectroscopy data shows that the o -nitrobenzyl group is successfully attached to the epoxide structure without ring opening or other negative side reactions (FIG. 19).
단량체 작용화된 PPM 중합체 중간체의 특성규명.Characterization of Monomer Functionalized PPM Polymer Intermediates.
1. 폴리(글리시딜 프로파르길 에테르- 코 -말레산 무수물) (폴리(GPE- 코 -MA)) Poly (glycidyl propargyl ether- co -maleic anhydride) (poly (GPE- co- MA ))
폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물)을 글리시딜 프로파르길 에테르 및 말레산 무수물의 개환 공중합에 의해 합성하였다. 침전 및 이성질체화 이후, 트랜스-배치형태 폴리(GPE-코-MA)는 1H 및 13C NMR 분광법에 의해 특성규명되었고, 분자량 분포는 MALDI-ToF MS 및 SEC에 의해 특성규명되었다. Poly (glycidyl propargyl ether- co -maleic anhydride) was synthesized by ring-opening copolymerization of glycidyl propargyl ether and maleic anhydride. After precipitation and isomerization, the trans- batch poly (GPE- co- MA) was characterized by 1 H and 13 C NMR spectroscopy and the molecular weight distribution was characterized by MALDI-ToF MS and SEC.
MALDI-ToF MS 데이터에 기초하여, 피크 근처 사이의 규칙적 분자량 손실 (210.10 Da)은 중합체 반복 단위의 분자량과 동일하고, 이는 작용화된 PPF가 수득되는 것을 입증하고; 유사하게는 1H NMR 스펙트럼은 6개의 상이한 양성자 공명을 나타내고, 이는 반복 단위에서의 6개의 상이한 양성자에 상응한다 (도 20). 수득한 PPF의 13C NMR 스펙트럼은 말레산 무수물 공단량체 및 작용화된 에폭사이드 공단량체로부터의 탄소 공명을 나타내고 (도 21), 이는 교대 공중합체가 수득되었음을 의미한다.Based on the MALDI-ToF MS data, the regular molecular weight loss (210.10 Da) between near peaks is equal to the molecular weight of the polymer repeat unit, demonstrating that functionalized PPF is obtained; Similarly the 1 H NMR spectrum shows six different proton resonances, corresponding to six different protons in the repeat unit (FIG. 20). The 13 C NMR spectrum of the PPF obtained shows carbon resonance from maleic anhydride comonomer and functionalized epoxide comonomer (FIG. 21), indicating that an alternating copolymer was obtained.
이러한 시스템이 가질 수 있는 조절력을 시험하기 위해, 4개의 상이한 표적 DP 중합은 공단량체 및 촉매 공급비를 기초하여 시험하였다. 동일한 반응 조건 과정에서, 결과는 상기 표적 DP가 대략 25가 되는 경우에 중합은 양호한 정확도와 함께 특정 DP를 표적화할 수 있다 (표 4). 그 동안에, 상기 표적 DP가 25를 초과하는 경우에, 시스템은 결국 불량한 중합체 용해도의 결과로서 제어력이 손실될 것이고, 25 미만의 표적 DP가 제어될 수 있다. SEC 결과는 심지어 시스템이 제어력이 손실된 경우에도 표적 DP 50의 중합체 분산도는 전통적 에스테르교환 방법과 비교되는 경우에 여전히 양호한 것을 나타낸다. 이는 촉매를 사용하는 ROP는 정확하게 중합을 조절하기 위한 내부 특성을 가지는 것을 의미한다. To test the control that this system can have, four different target DP polymerizations were tested based on the comonomer and catalyst feed ratios. In the same course of reaction conditions, the result is that polymerization can target specific DPs with good accuracy when the target DPs are approximately 25 (Table 4). In the meantime, if the target DP exceeds 25, the system will eventually lose control as a result of poor polymer solubility, and less than 25 target DPs can be controlled. SEC results show that even if the system loses control, the polymer dispersity of the
표 4Table 4
상이한 표적 중합도로의 To different target polymerization degrees 글리시딜Glycidyl 프로파르길Propargyl 에테르 및 Ether and 말레산Maleic acid 무수물의 공중합 Copolymerization Of Anhydrides
2. 폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란- 코 -말레산 무수물) (폴리(NMMO- 코 -MA)) 2. Poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane- co -maleic anhydride) (poly (NMMO- co- MA ))
폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란-코-말레산 무수물) 합성은 폴리(GPE-코-MA)와 유사한 방법을 사용하여 수행되었다. (하기 실시예 19 참조) 디에틸아민 (알켄당 0.15 mol. 당량)을 사용한 CHCl3에서의 환류 과정에서 알켄기의 이성질체화의 정도를 결정하기 위해, 이성질체화 이전 및 이후에 중합체의 1H NMR 스펙트럼이 사용되었다. 이성질체화 이전 및 이후의 NMR 스펙트럼에서 관측되는 바와 같이, 이성질체화 (δ = 6.27 ppm 내지 δ = 6.89 ppm) 이후의 알켄기로부터의 양성자 공명의 화학적 이동에서의 분명한 변화가 존재하고, 이는 시스 내지 트랜스 배치형태 변화와 관련된다 (도 22). 이는 폴리(GPE-코-MA)의 이성질체화 과정에서 유사하게 표시된다.Poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane- co -maleic anhydride) synthesis was performed using a method similar to poly (GPE- co- MA). 1 H NMR of the polymer before and after isomerization, in order to determine the degree of isomerization of the alkene group in the course of reflux in CHCl 3 with diethylamine (0.15 mol. Equivalents per alkene). Spectra were used. As observed in the NMR spectra before and after isomerization, there is a clear change in the chemical shift of the proton resonance from the alkene group after isomerization (δ = 6.27 ppm to δ = 6.89 ppm), which is cis to trans It is associated with a change in configuration (Figure 22). This is similarly indicated during the isomerization process of poly (GPE- co- MA).
나아가, MALDI-ToF MS 데이터는 생성되는 프로파르길 알코올에 의해 개시되는 중합체만을 통해 폴리(NMMO-코-MA) 에 대한 높은 말단기 정확도를 나타내고, 이는 이용되는 촉매가 바람직하지 않은 부반응 없이 상이한 에폭사이드를 용인할 수 있다는 것을 의미한다. 매 근접한 2개의 피크 (307.21 Da) 마다의 동등한 질량 감소 및 분명한 1H, 13C NMR 스펙트럼은 작용화된 화학 구조가 존재하는 것을 입증한다 (도 23-24).Furthermore, MALDI-ToF MS data shows high end group accuracy for poly (NMMO- co- MA) only through polymers initiated by the resulting propargyl alcohol, which means that the catalysts used are different epoxides without undesirable side reactions. That means you can tolerate Side. Equivalent mass reduction and clear 1 H, 13 C NMR spectra per two adjacent peaks (307.21 Da) demonstrate the presence of a functionalized chemical structure (FIGS. 23-24).
SEC 분석을 통해, 폴리(NMMO-코-MA)의 수평균 분자량 (M n)은 약 2.6 KDa인 것으로 결정되었고, 중량 평균 분자량 (M w)은 2.7 KDa인 것으로 결정되었고, 1.04의 분산도 (Ð M)를 야기하였다. 제어된 중합을 위해, 이상적인 분산도는 1이고, SEC는 폴리(NMMO-코-MA)의 분산도가 이상적인 분산도에 매우 근접하고, 이는 이러한 중합의 성공적인 조절이 달성되는 것을 의미한다. Through SEC analysis, the number average molecular weight ( M n ) of poly (NMMO- co- MA) was determined to be about 2.6 KDa, and the weight average molecular weight ( M w ) was determined to be 2.7 KDa, with a dispersion degree of 1.04 ( Ð M ). For controlled polymerization, the ideal degree of dispersion is 1 and SEC indicates that the degree of dispersion of the poly (NMMO- co- MA) is very close to the ideal degree of dispersion, which means that successful control of this polymerization is achieved.
1H NMR 분광 데이터에 의해 입증되는 NMMO 및 MA 공중합에 대한 다른 완전한 특성은 NMMO 및 MA의 공중합은 높은 전환율 (99%)을 나타내고, DP는 상기 표적 DP (즉 25)에 거의 동일하다. 가능한 이유는 측면기 니트로벤질은 반응 용매 (즉 톨루엔) 중의 중합체의 용해도를 변경하고, 이는 중합 과정에서 더 적은 고체 침전과 일치된다. 다른 에폭사이드가 사용되는 경우, 단량체의 불량한 용해도 또는 낮은 비점은 중합 속도에 중대하게 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 산화프로필렌은 34℃에서 비등하고, 결과적으로 중합 과정에서 용액으로부터 비등하여 제거된다. (도 24 참조) Another complete property for NMMO and MA copolymerization, as evidenced by 1 H NMR spectroscopic data, shows that the copolymerization of NMMO and MA shows high conversion (99%), and DP is almost identical to the target DP ( ie 25). A possible reason is that the side group nitrobenzyl alters the solubility of the polymer in the reaction solvent ( ie toluene), which is consistent with less solid precipitation during the polymerization process. If other epoxides are used, poor solubility or low boiling point of the monomer can significantly affect the rate of polymerization. For example, propylene oxide boils at 34 ° C. and consequently is removed from the solution by boiling during polymerization. (See Figure 24)
중합의 동력학 연구Kinetic Study of Polymerization
유사-1차 동력학 연구는 추가 공중합 과정에서 상이한 작용화된 단량체의 공중합 공정 및 영향을 이해하기 위해 수행되었다. 본원에서 합성된 2개의 유형의 에폭사이드 단량체가 연구되었으며, 동력학 연구는 GPE와 NMMO 사이의 공중합 속도 사이에서의 차이를 나타낸다. Pseudo-first kinetics studies were conducted to understand the copolymerization process and effects of different functionalized monomers in further copolymerization processes. Two types of epoxide monomers synthesized here have been studied, and kinetic studies indicate the difference between the copolymerization rates between GPE and NMMO.
1. 글리시딜 프로파르길 에테르 및 말레산 무수물의 공중합을 위한 동력학 연구 1.Kinematic Study for Copolymerization of Glycidyl Propargyl Ether and Maleic Anhydride
GPE 및 MA의 공중합의 경우, GPE 및 MA의 단량체 소모의 속도는 유사하고, 이는 이러한 2개의 단량체는 교대 공중합이 매우 잘 진행되는 것을 나타내었고 (도 25); 그러나, 장기간 중합이 고려되는 경우에, GPE 전파 속도는 MA 전파 속도보다 더 빠르고 (도 26), 이는 MALDI-ToF MS 데이터의 말단기 분석에 의해 설명될 수 있다. MALDI-ToF MS 데이터에 기초하여, GPE로 말단화된 소량의 중합체 사슬이 존재하고, 여기서 에테르 부착은 사슬 절단 부반응을 통해 제거되었다. 이들 GPE 말단기는 상대적으로 장기간 동안 더 높은 전환율 및 더 빠른 소모 속도와 관련된다. (표 5 참조)For the copolymerization of GPE and MA, the rates of monomer consumption of GPE and MA were similar, indicating that these two monomers worked very well in alternating copolymerization (FIG. 25); However, when long-term polymerization is considered, the GPE propagation rate is faster than the MA propagation rate (FIG. 26), which can be explained by end group analysis of MALDI-ToF MS data. Based on the MALDI-ToF MS data, there is a small amount of polymer chains terminated with GPE, where ether attachment was removed via chain cleavage side reactions. These GPE end groups are associated with higher conversion rates and faster consumption rates for relatively long periods of time. (See Table 5)
표 5Table 5
1One H NMR 분광법에 기초한Based on H NMR spectroscopy 글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE) 및 말레산 무수물 (MA)의 전환율 및 ln([M]Conversion of Glycidyl Propargyl Ether (GPE) and Maleic Anhydride (MA) and ln ([M] 00 /[M]/ [M] tt ))
2. 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 및 말레산 무수물의 공중합에 대한 동역학 연구 2. Kinetic Study on Copolymerization of 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane and Maleic Anhydride
표 6Table 6
1One H NMR H NMR 분광법Spectroscopy aa 에on 기초한 Based 2-[[(2-2-[[(2- 니트로페닐Nitrophenyl )) 메톡시Methoxy ]] 메틸methyl ]] 옥시란Oxirane ( ( NMMONMMO ) 및 ) And 말레산Maleic acid 무수물 (MA)의 전환율 및 Conversion of anhydride (MA) and lnln ([M]([M] 00 /[M]/ [M] tt ) )
NMMO 및 MA의 공중합의 경우, NMMO의 전파 속도는 MA 소비 속도보다 더 빠르다 (표 6; 도 27). GPE 및 MA의 공중합의 전파 속도와 비교하여 NMMO의 전파 속도가 MA의 전파보다 더 빠를 것이고, 이는 더 많은 NMMO 반복 단위를 갖는 중합체 사슬을 야기하고, 공중합은 엄격하게는 교대 공중합이 아닐 것이다. MALDI-ToF MS 데이터의 말단기 분석에 따라, 이러한 현상은 또한 말단기로서 2개의 순차적인 NMMO를 갖는 대다수의 중합체 사슬을 통해 설명될 수 있다 (도 24).For copolymerization of NMMO and MA, the propagation rate of NMMO is faster than the rate of MA consumption (Table 6; FIG. 27). The propagation rate of NMMO will be faster than the propagation rate of MA compared to the propagation rate of the copolymerization of GPE and MA, which results in a polymer chain with more NMMO repeat units, and the copolymerization will not be strictly alternating copolymerization. According to the end group analysis of the MALDI-ToF MS data, this phenomenon can also be explained through the majority of polymer chains having two sequential NMMOs as end groups (FIG. 24).
다른 단량체 합성 공정의 논의Discussion of Different Monomer Synthesis Processes
상기에 제시된 바와 같이, 단량체 작용화를 통한 폴리(프로필렌 푸마레이트)의 작용화는 성공적으로 실현되었다. 에테르화 반응을 통한 소분자 부착에 대한 청사진에 기초하여, 카보닐 작용화된 에폭사이드의 합성이 시도되었고, 이는 카보닐기는 "클릭" 유형 옥심 반응 및 다른 효과적인 유기 반응을 진행하는 잠재력을 가지기 때문이다. 에폭사이드의 화학적 특성을 고려하면, 작용화된 단량체의 성공적인 합성은 에폭사이드의 개환을 방지하여야 하고, 이에 따라 GPE를 합성하는데 사용되는 활성 루이스 염기로부터 에폭사이드를 분리하는 상 이동 반응이 선택되어야 한다. 그러나, 상 이동 반응은 에폭사이드 첨가 합성에 대한 카보닐에 대해 잘 작용하지 않는 것으로 밝혀졌다.As set forth above, the functionalization of poly (propylene fumarate) via monomer functionalization has been successfully realized. Based on the blueprint for small molecule attachment via etherification reactions, the synthesis of carbonyl functionalized epoxides has been attempted, since the carbonyl groups have the potential to undergo "click" type oxime reactions and other effective organic reactions. . Considering the chemical properties of epoxides, successful synthesis of functionalized monomers should prevent the ring opening of epoxides, and therefore a phase transfer reaction should be chosen which separates the epoxides from the active Lewis bases used to synthesize GPE. . However, it has been found that the phase transfer reaction does not work well for carbonyl for epoxide addition synthesis.
상기에서 나타낸 바와 같이, 알킨 및 o-니트로벤질기로의 PPF의 작용화가 실현되었고, 이는 각각 2개의 신규한 공단량체, 글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE) 및 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)를 얻는다. 1H 및 1H-1H COSY NMR 분광 데이터는 GPE 및 NMMO 둘 모두의 성공적인 합성을 나타낸다. 1H 및 13C NMR 분광 결과는 말레산 무수물 및 작용화된 공단량체의 공중합 이후에 작용화된 PPF가 수득되는 것을 입증하며, 이는 추가로 MALDI-ToF MS 데이터에 의해 지지된다. MALDI-ToF MS 데이터는 또한 두 유형의 작용화된 PPF에 대해 높은 말단기 정확도를 나타내었다. SEC 데이터는 2개의 작용화된 PPF 변이체가 낮은 분산도를 가지는 것을 나타낸다. 나아가, 동력학 연구 데이터에 기초하여 마그네슘 촉매를 사용한 개환 공중합은 중합 과정에서 일어나는 사슬 이동 및 종결 부반응이 없는 제어된 중합이다. 상이한 작용화된 공단량체는 상이한 전파 속도를 가지는 것으로 관측되었다. 작용화된 PPF는 스테레오리소그래픽 기술을 사용하여 프린팅이 진행될 수 있고, 그것의 스캐폴드는 세포와의 PPF 분자 상호작용을 향상시킬 수 있는 표면 개질이 진행되는 능력을 가진다. As indicated above, functionalization of PPF to alkyne and o -nitrobenzyl groups has been realized, which are two novel comonomers, glycidyl propargyl ether (GPE) and 2-[[(2-nitrophenyl), respectively. ) Methoxy] methyl] oxirane (NMMO). 1 H and 1 H- 1 H COZY NMR spectral data indicate successful synthesis of both GPE and NMMO. 1 H and 13 C NMR spectroscopy results demonstrate that functionalized PPF is obtained after copolymerization of maleic anhydride and functionalized comonomer, which is further supported by MALDI-ToF MS data. MALDI-ToF MS data also showed high end group accuracy for both types of functionalized PPF. SEC data indicate that the two functionalized PPF variants have low dispersion. Furthermore, based on kinetic research data, ring-opening copolymerization with magnesium catalysts is controlled polymerization without the chain transfer and termination side reactions that occur during the polymerization process. Different functionalized comonomers were observed to have different propagation rates. Functionalized PPFs can be printed using stereolithographic techniques, and their scaffolds have the ability to undergo surface modification to enhance PPF molecular interactions with cells.
작용화된 PPF 스캐폴드 또는 다른 구조체의 제조 방법Methods of Making Functionalized PPF Scaffolds or Other Structures
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 기재된 작용화된 PPF 중합체를 포함하는 상기 기재된 작용화된 PPF 스캐폴드 및 다른 중합체 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기에 제시된 바와 같이, 본 발명의 작용화된 FFP 중합체는 3D 프린팅을 위한 수지에 사용하기에 매우 적합하다. 하나 이상의 구현예에서, 수지를 사용하는 3D 스캐폴드 또는 다른 중합체 구조체는 이전에 보고된 조성으로의 작용화된 PPF로 형성되었다. 문헌[Luo, Y.; Dolder, C. K.; Walker, J. M.; Mishra, R.; Dean, D.; Becker, M. L., Biomacromolecules, 2016, 17, 690-697]을 참조하며, 이의 개시내용은 본원에 그 전문이 참조로 편입되어 있다. 간단하게는, 작용화된 PPF는 동일 질량의 디에틸 푸마레이트 (DEF)에 용해시키고, 광개시제 및 광 산란 제제 (4.1 wt.%)의 혼합물을 수지 전반에서 균일하게 혼합시켰다. 수지를 이후 종래의 스테레오리소그래피 기술 또는 cDLP 방법을 사용하여 프린팅하고, 광가교결합시켜 작용화된 PPF 중합체 구조를 형성한다.In another aspect, the present invention is directed to a method of making the above described functionalized PPF scaffolds and other polymer structures comprising the above described functionalized PPF polymer. As set out above, the functionalized FFP polymers of the present invention are very suitable for use in resins for 3D printing. In one or more embodiments, 3D scaffolds or other polymeric structures using resins have been formed of functionalized PPF with previously reported compositions. Luo, Y .; Dolder, CK; Walker, JM; Mishra, R .; Dean, D .; Becker, ML, Biomacromolecules , 2016 , 17 , 690-697, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety. Briefly, functionalized PPF was dissolved in the same mass of diethyl fumarate (DEF) and the mixture of photoinitiator and light scattering agent (4.1 wt.%) Was mixed uniformly throughout the resin. The resin is then printed using conventional stereolithography techniques or cDLP methods and photocrosslinked to form a functionalized PPF polymer structure.
하나 이상의 구현예에서, 더 높은 수평균 분자량 (약 4000 Da 이상)을 갖는 본 발명에 따른 PPF 중합체는 종래의 기술 예컨대 전기방사, 압출, 또는 성형을 사용하여 작용화된 PPF 스캐폴드 및 다른 중합체 구조체로 형성할 수 있고, 그 다음 광화학적으로 가교결합된다. 당해 분야의 숙련가는 과도한 실험 없이 이러한 중합체로부터 작용화된 PPF 스캐폴드 및 다른 중합체 구조체를 구성할 수 있을 것이다.In at least one embodiment, a PPF polymer according to the invention having a higher number average molecular weight (at least about 4000 Da) is a PPF scaffold and other polymer structures functionalized using conventional techniques such as electrospinning, extrusion, or molding. And then photochemically crosslinked. One skilled in the art will be able to construct functionalized PPF scaffolds and other polymer structures from such polymers without undue experimentation.
작용화된 PPF 스캐폴드/구조체에 작용성 종을 부착하기 위한 방법Methods for Attaching Functional Species to Functionalized PPF Scaffolds / Structures
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 기재된 작용화된 PPF 중합체에 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종을 부착하기 위한 방법에 관한 것이다. 이들 구현예들 중 일부에서, 상기 기재된 바와 같은 PPF 중합체에 첨가된 작용기는 중합체에 첨가되는 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종 상의 상응하는 작용기에 결합하도록 선택된다. 명백한 바와 같이, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 상기에 기재된 바와 같이 PPF 중합체 상의 작용기와 결합되는 이용가능한 작용기를 가지거나, 또는 갖도록 작용화되어야 하고, 이는 상기 기재된 작용화된 PPF 중합체와의 결합 또는 결합되도록 작용화되는 것이 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종이 부착된 경우의 바람직한 특성 또는 용도가 손상시키거나 또는 지나치게 저해되지 않아야 한다.In another aspect, the present invention relates to a method for attaching a bioactive material or other functional species to a functionalized PPF polymer described above. In some of these embodiments, the functional groups added to the PPF polymer as described above are selected to bind corresponding functional groups on the bioactive material or other functional species added to the polymer. As is apparent, the bioactive material or other functional species must be functionalized to have or have an available functional group that is bonded to a functional group on the PPF polymer as described above, which binds to the functionalized PPF polymer described above. Or that the functionalized to be bound should not impair or excessively impair the desirable properties or uses when the bioactive material or other functional species is attached.
상기에 제시된 바와 같이, 부착되기 위해서, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 하나 이상의 작용기에 결합될 수 있는 작용기/모이어티를 함유하여야 한다. 하나 이상의 구현예에서, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 자연적으로 부착되는 경우의 바람직한 특성 또는 용도를 손상시키거나 또는 지나치게 저해하지 않으면서 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 하나 이상의 작용기에 결합될 수 있는 작용기/모이어티를 함유할 것이다. 명백한 바와 같이, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 하나 이상의 작용기에 결합될 수 있는 작용기/모이어티는 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기와 상호작용하도록 유리된 다른 작용성 종의 생물활성 화합물의 영역에 위치되어 존재하여야 한다. 예시적인 이러한 작용화된 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 이용가능한 티올기와 함께 시스테인 잔기를 갖는 비제한적으로, 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 티올 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 알켄 또는 알릴 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 알킨 또는 프로파르길 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 아자이드 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질 (예를 들어 반응식 3, 실시예 14 참조); 케톤 또는 아민 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 하이드록실기 또는 보호된 하이드록실 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 사이클로옥틴 또는 4-디벤조사이클로옥틴 작용기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 펩타이드, 올리고머, 또는 단백질; 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 또는 할라이드기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 형광 원자 또는 화합물 또는 다른 마커를 포함하는 알킬 또는 아릴기; 및 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 또는 할라이드기를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 단쇄 염료 (예를 들어, 실시예 13 참조).As set forth above, in order to be attached, the bioactive material or other functional species must contain a functional group / moiety capable of binding to one or more functional groups on the functionalized PPF polymer of the present invention. In one or more embodiments, the bioactive material or other functional species is bound to one or more functional groups on the functionalized PPF polymer of the present invention without compromising or overly impairing desirable properties or uses when naturally attached. Will contain functional groups / moieties. As is apparent, the functional groups / moieties that can be bound to one or more functional groups on the functionalized PPF polymer of the present invention are bioactive compounds of other functional species liberated to interact with the functional groups on the functionalized PPF polymer of the present invention. It must be located in the area of Exemplary such functionalized bioactive materials or other functional species include, but are not limited to, peptides, oligomers, or proteins having cysteine residues along with available thiol groups; Peptides, oligomers, or proteins with or with a thiol functional group; Peptides, oligomers, or proteins having or functionalized with alkenes or allyl functional groups; Peptides, oligomers, or proteins having or functionalized with alkyne or propargyl functional groups; Peptides, oligomers, or proteins with or with azide functionality (see, eg,
그러나, 일부 다른 구현예에서, 부착되는 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 이용가능한 작용기를 전혀 가지지 않거나 또는 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기에의 부착에 적합한 작용기를 가지지 않는다. 이들 구현예에서, 부착되는 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 적합한 작용기를 포함하도록 작용화되거나 또는 그렇지 않으면 개질되어야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "적합한" 작용기 또는 모이어티는 다른 작용화된 PPF 중합체 상의 상응하는 작용기/모이어티 또는 부착되는 생체활성 물질/작용성 종과 바람직하게는 클릭 반응을 통해 결합할 수 있는 작용기 또는 모이어티이다. 명백한 바와 같이, 부착되는 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종을 작용화시키기 위한 특정 메커니즘은 부착되는 특정 물질뿐만 아니라 이들이 부착되는 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기 또는 작용기들과 결합하는 작용기의 범위에 좌우될 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 작용기는 상기 반응식 3에 나타난 바와 같이 부착되는 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종에 춤가될 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 과도한 실험 없이 부착되는 생물활성 또는 다른 작용성 종에 적합한 작용기/모이어티를 부착할 수 있을 것이다.However, in some other embodiments, the bioactive material or other functional species to be attached has no functional groups available or no functional groups suitable for attachment to functional groups on the functionalized PPF polymer of the present invention. In these embodiments, the bioactive material or other functional species to be attached must be functionalized or otherwise modified to include suitable functional groups. A “suitable” functional group or moiety as used herein is capable of binding with the corresponding functional group / moiety on another functionalized PPF polymer or the bioactive material / functional species to which it is attached, preferably via a click reaction. Functional groups or moieties. As will be apparent, the particular mechanism for functionalizing the bioactive material or other functional species to which it is attached depends not only on the specific material to which it is attached, but also on the range of functional groups that bind to the functional group or functional groups on the functionalized PPF polymer to which they are attached. will be. In one or more embodiments, the functional group can be danced to a bioactive material or other functional species to which it is attached as shown in
본 발명을 실시하는데 요구되지 않지만, 이에 부착되는 작용화된 PPF 중합체 및 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종 상의 작용기는 상기 기재된 다수의 "클릭" 반응 중 임의의 하나를 이용하도록 선택되어야 한다. 상기에 제시된 바와 같이, 알려진 "클릭" 반응은 이러한 목적을 위해 바람직하고, 이는 이들이 모듈방식이며, 광범위하고, 입체특이적이고, 매우 높은 수율을 생성하고, 비-크로마토그래피 방법, 예컨대 재결정화 또는 증류에 의해 제거될 수 있는 최소의 부산물을 생성하고, 이용가능한 개시 물질 및 시약을 쉽게 사용하도록 산소 및 물에 비민감성이고, 필요한 경우 온건하거나 또는 쉽게 제거되는 용매를 사용하기 때문이다. Although not required to practice the present invention, functional groups on functionalized PPF polymers and bioactive materials or other functional species attached thereto should be selected to utilize any one of the many "click" reactions described above. As indicated above, known "click" reactions are preferred for this purpose, which are modular, extensive, stereospecific, and produce very high yields, and non-chromatographic methods such as recrystallization or distillation. This is because it uses a solvent which is insensitive to oxygen and water and, if necessary, moderate or easily removed to produce the least by-product that can be removed by and to readily use available starting materials and reagents.
이러한 목적을 위해 특히 유용한 클릭 반응의 예는 티올과 알켄 작용기 사이의 티올렌 반응, 티올과 알킨 작용기 사이의 티올린 반응, 알킨과 아자이드 작용기 사이의 1,3-쌍극성 고리화부가 반응, 및/또는 생물활성 또는 다른 작용성 종의 작용기/모이어티와 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기 간에서의 케톤과 아민 작용기 사이에서의 옥심 리게이션 반응이고, 그러나 수많은 다른 적합한 조합이 가능하며 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종의 작용기/모이어티이 티올기인 경우에, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기는 알켄기 또는 알킨기일 수 있다. 이러한 예에서, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 티올과 알켄 작용기 사이의 티올렌 반응 또는 티올과 알킨 작용기 사이의 티올린 반응에 의해 부착될 수 있다. 유사하게는, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체 상의 작용기가 알킬기인 경우, 알킨 또는 아자이드 작용기/모이어티를 가지거나 또는 가지도록 작용화된 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종이 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종은 티올과 알킨 작용기 사이의 티올린 반응 또는 알킨과 아자이드 작용기 사이의 1,3-쌍극성 고리화부가 반응에 의해 부착될 수 있다.Examples of click reactions that are particularly useful for this purpose include thiol reactions between thiol and alkene functional groups, thiol reactions between thiol and alkyne functional groups, 1,3-dipolar cycloaddition reactions between alkyne and azide functional groups, and And / or an oxime ligation reaction between a ketone and an amine functional group between a functional group / moiety of a bioactive or other functional species and a functional group on the functionalized PPF polymer of the invention, but many other suitable combinations are possible and present It is within the scope of the invention. For example, where the functional group / moiety of the bioactive material or other functional species is a thiol group, the functional group on the functionalized PPF polymer of the present invention may be an alkene group or an alkyne group. In this example, the bioactive material or other functional species may be attached by a thiole reaction between thiol and alkene functional groups or a thiolin reaction between thiol and alkyne functional groups. Similarly, when the functional group on the functionalized PPF polymer of the present invention is an alkyl group, a bioactive material or other functional species functionalized with or having an alkyne or azide functional group / moiety can be used. In this example, the bioactive material or other functional species can be attached by a thiolin reaction between thiol and alkyne functional groups or a 1,3-dipolar cycloaddition reaction between alkyne and azide functional groups.
이들 구현예들 중 일부에서, 상기에 기재된 바와 같이 PPF 중합체 상의 작용기는 실제로 보호기 또는 다른 중간체이고, 생체활성 물질 또는 다른 작용성 종을 첨가하는 반응이 진행될 수 있기 이전에 제거되거나 또는 개질되어야 한다. 예를 들어, 이들 구현예들 중 일부에서, 상기에 기재된 바와 같은 PPF 중합체에 첨가되는 작용기는 할라이드기 예컨대 (±)-에피클로로히드린 상의 할라이드기 또는 니트로벤질기 예컨대 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)이다. 이들 구현예에서, NMMO 상의 니트로벤질기는 UV 민감성 보호기이고, 이는 특정 UV 파장에 노출시에 하이드록실기로 용이하게 대체될 수 있고, (±)-에피클로로히드린 상의 할라이드기는 보호기이며, 이는 이후 임의의 적합한 친핵체로 대체된다. 적합한 친핵체는 비제한적으로, 아민, 알코올, 티올 및 하이드록실아민을 포함할 수 있다.In some of these embodiments, the functional groups on the PPF polymer as described above are actually protecting groups or other intermediates and must be removed or modified before the reaction to add the bioactive material or other functional species can proceed. For example, in some of these embodiments, the functional group added to the PPF polymer as described above is a halide group such as a halide group on a (±) -epichlorohydrin or a nitrobenzyl group such as 2-[[(2- Nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO). In these embodiments, the nitrobenzyl groups on the NMMO are UV sensitive protecting groups, which can be easily replaced with hydroxyl groups upon exposure to specific UV wavelengths and the halide groups on (±) -epichlorohydrin are protecting groups Replaced with any suitable nucleophile. Suitable nucleophiles can include, but are not limited to, amines, alcohols, thiols and hydroxylamines.
일부 구현예에서, 본 발명의 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the poly (propylene fumarate) polymer of the present invention may have the following formula:
식 중, n은 상기에 정의되어 있다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종, 예컨대 작용화된 펩타이드, 단쇄 펩타이드, 단백질, 단쇄 염료, 약물, 또는 마커 (아자이드 분자로 작용화됨)은 상기에 논의된 바와 같은 1,3 휴이스겐 고리화부가 클릭 반응에 의해 말단 프로파르길 작용기에 첨가될 수 있다.Wherein n is defined above. In one or more of these embodiments, a bioactive compound or other functional species, such as functionalized peptides, short chain peptides, proteins, short chain dyes, drugs, or markers (functionalized with azide molecules) are as described above. , 3 Huisgen cyclization may be added to the terminal propargyl functional group by click reaction.
일부 구현예에서, 본 발명의 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the poly (propylene fumarate) polymer of the present invention may have the following formula:
식 중, n은 상기에 정의되어 있다. 이들 구현예에서, 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종, 예컨대 펩타이드, 단쇄 펩타이드, 단백질, 단쇄 염료, 약물, 또는 마커 (아민 또는 하이드록실아민 작용기를 포함하도록 작용화됨)는 시프 염기 콘주게이션 또는 옥심 리게이션 클릭 반응에 의해 말단 케톤 작용기에 첨가될 수 있다.Wherein n is defined above. In these embodiments, the bioactive compound or other functional species, such as peptides, short chain peptides, proteins, short chain dyes, drugs, or markers (functionalized to include amine or hydroxylamine functional groups) are sieve base conjugation or oxime lis. It can be added to the terminal ketone functional group by a gating click reaction.
일부 구현예에서, 본 발명의 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the poly (propylene fumarate) polymer of the present invention may have the following formula:
식 중, n은 상기에 정의되어 있다. 하나 이상의 이들 구현예에서, 생물활성 화합물 또는 다른 작용성 종, 예컨대 펩타이드, 단쇄 펩타이드, 단백질, 단쇄 염료, 약물, 또는 마커 (티올 작용기를 포함하도록 작용화됨)는 티올렌 클릭 반응에 의해 말단 노르보르닐 작용기에 첨가될 수 있다Wherein n is defined above. In one or more of these embodiments, the bioactive compound or other functional species, such as peptides, short chain peptides, proteins, short chain dyes, drugs, or markers (functionalized to include thiol functional groups) is terminated by a thiole click reaction. Can be added to the functional group
일부 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some embodiments, the functionalized PPF polymer of the present invention may have the formula:
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다. 이들 구현예에서, 다른 작용성 종의 생물활성 화합물, 예컨대 펩타이드, 단쇄 펩타이드, 단백질, 단쇄 염료, 약물, 또는 마커는 티올린 클릭 반응에 의해 프로파르길 작용기에 첨가될 수 있다.Wherein n is an integer from about 1 to about 100. In these embodiments, bioactive compounds of other functional species such as peptides, short chain peptides, proteins, short chain dyes, drugs, or markers may be added to propargyl functional groups by thiolin click reactions.
일부 다른 구현예에서, 제1항의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가질 수 있다:In some other embodiments, the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다. 이들 구현예에서, NMMO 작용기는 광화학을 사용하여 분리되어 유리 하이드록실기를 산출할 수 있고, 이는 이후 친전자체 또는 다른 적합한 기, 예컨대 산 할라이드 화합물 또는 활성화된 에스테르와 반응하기 위한 친핵체로서 작용하는 작용기로서 사용될 수 있다.Wherein n is an integer from about 1 to about 100. In these embodiments, the NMMO functional groups can be separated using photochemistry to yield free hydroxyl groups, which then serve as nucleophiles to react with electrophiles or other suitable groups, such as acid halide compounds or activated esters. Can be used as.
일부 다른 구현예에서, 제1항의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체는 하기 화학식을 가진다:In some other embodiments, the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다. 이들 구현예에서, 작용성 종, 예컨대 임의의 친핵체는 Sn2 치환 반응에 의해 클로릴기에 첨가될 수 있다. 다양한 구현예에서, 적합한 친핵체는 비제한적으로, 아민, 알코올, 티올 및 하이드록실아민을 포함할 수 있다. Wherein n is an integer from about 1 to about 100. In these embodiments, functional species, such as any nucleophiles, can be added to the chloryl group by Sn 2 substitution reaction. In various embodiments, suitable nucleophiles can include, but are not limited to, amines, alcohols, thiols, and hydroxylamines.
다양한 구현예에서, 본 발명의 작용화된 PPF는 낮은 분산도, 분명한 말단기를 가지고, 중합은 제어된 중합이다. 이러한 특성은 1H NMR 분광법, 13C NMR 분광법, SEC, MALDI-ToF 질량 분광분석법 및 동력학 연구 데이터에 의해 입증될 수 있다. 작용화된 PPF의 성공적인 합성은 공단량체를 작용화하는 것을 통해 PPF 화학적 특성을 개질하기 위한 기회가 존재하는 것을 의미한다. 또한, 작용화된 PPF 스캐폴드는 PPF보다 일부 개선된 특성을 나타내고, 이러한 확장가능한 작용화 방법은 상이한 응용분야를 위해 PPF 화학 구조를 개질하기 위한 양호한 경로를 제공할 것이다.In various embodiments, the functionalized PPFs of the present invention have a low degree of dispersion, apparent end groups, and the polymerization is controlled polymerization. This property can be demonstrated by 1 H NMR spectroscopy, 13 C NMR spectroscopy, SEC, MALDI-ToF mass spectroscopy and kinetic research data. Successful synthesis of functionalized PPF means that there is an opportunity to modify PPF chemical properties through functionalizing comonomers. In addition, functionalized PPF scaffolds exhibit some improved properties over PPF, and this scalable functionalization method will provide a good route for modifying PPF chemical structures for different applications.
실시예Example
하기 그 예는 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되며, 그러나 이의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 실시예의 일부는 본 발명이 작용할 수 있는 방식에 대한 결론을 포함할 수 있는 한편, 본 발명자는 이러한 결론에 의해 구속되는 것으로 의도되지 않으나, 가능한 설명을 제시한다. 나아가, 과거형을 사용하여 주지되지 않는 한, 실시예의 표현은 실험 또는 절차가 수행되었거나 또는 수행되지 않았거나, 또는 그 결과가 실제로 얻어지거나 또는 얻어지지 않은 것을 의미하지는 않는다. 사용되는 수치 (예를 들어, 양, 온도)와 관련하여 정확도를 보장하기 위한 노력이 이루어졌으나, 일부 실험 오차 및 편차가 존재할 수 있다. 달리 나타내지 않는 한, 부는 중량부이고, 분자량은 중량 평균 분자량이고, 온도는 섭씨온도이고, 압력은 대기압이거나 또는 대기압 부근이다.The following examples are provided to more fully illustrate the present invention, but are not to be construed as limiting its scope. In addition, some of the examples may include conclusions as to how the invention may operate, while the inventors are not intended to be bound by these conclusions, but do present a possible explanation. Furthermore, unless otherwise noted using past tense, the expressions of an example do not imply that the experiment or procedure has been performed or has not been performed, or that the results have not or have not been obtained in practice. Efforts have been made to ensure accuracy with respect to numbers used (eg amounts, temperature), but some experimental errors and deviations may exist. Unless indicated otherwise, parts are parts by weight, molecular weight is weight average molecular weight, temperature is in degrees Centigrade, and pressure is at or near atmospheric.
약어Abbreviation
BHT, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드; cDLP, 연속적 디지털 광원 처리; CuAAC, 구리-보조된 아자이드-알킨 고리화부가; DEF, 디에틸 푸마레이트; Ð M, 분산도; DP, 중합도; DSC, 시차 주사 열량측정; FDM, 융합 증착 모델링; GPC, 겔-침투 크로마토그래피; I, 개시제; MALDI-ToF MS, 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광분석법; MAn, 말레산 무수물; M n, 수평균 분자량; M w, 중량 평균 분자량; NMR, 핵자기 공명; PCL, 폴리(ε-카프로락톤); PEU, 폴리(에스테르 우레아); PO, 산화프로필렌; PLLA, 폴리(L-락트산); PPF, 폴리(프로필렌 푸마레이트); PPM, 폴리(프로필렌 말레에이트); PU, 폴리(우레탄); RI, 굴절률; ROCOP, 개환 공중합; ROP, 개환 중합; SEC, 크기-배제 크로마토그래피; TEM, 투과 전자 현미경검사; THF, 테트라하이드로푸란; 4HB, 4-하이드록시부탄-2-온. BHT, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenoxide; cDLP, continuous digital light source processing; CuAAC, copper-assisted azide-alkyne cycloaddition; DEF, diethyl fumarate; Ð M , dispersion; DP, degree of polymerization; DSC, differential scanning calorimetry; FDM, fusion deposition modeling; GPC, gel-penetration chromatography; I, initiator; MALDI-ToF MS, matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry; MAn, maleic anhydride; M n , number average molecular weight; M w , weight average molecular weight; NMR, nuclear magnetic resonance; PCL, poly ( ε -caprolactone); PEU, poly (ester urea); PO, propylene oxide; PLLA, poly ( L -lactic acid); PPF, poly (propylene fumarate); PPM, poly (propylene maleate); PU, poly (urethane); RI, refractive index; ROCOP, ring-opening copolymerization; ROP, ring-opening polymerization; SEC, size-exclusion chromatography; TEM, transmission electron microscopy; THF, tetrahydrofuran; 4HB, 4-hydroxybutan-2-one.
실시예 1 내지 17에 대한 물질Materials for Examples 1-17
모든 시약은 Acros (벨기에 겔 소재)로부터 구입한 2,6-디-tert-4-메틸페놀에 대한 것을 제외하고 Millipore-Sigma로부터 구입하였다. Mg(BHT)2(THF)2는 종래에 보고된 것과 같이 합성되었다. 문헌 [Wilson, J. A.; Hopkins, S. A.; Wright, P. M.; Dove, A. P., Polym. Chem., 2014, 5, 2691-2694]을 참조하고, 그것의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 모든 용매를 Fisher로부터 구입하였고, Innovative Technology Inc. Pure Solv MD-3 용매 정제 시스템을 사용하여 건조하였다. 벤질 알코올, 프로파르길 알코올, 4-하이드록시부탄-2-온 및 산화프로필렌을 진공 증류 이전에 24시간 동안 수소화칼슘 상에거 건조하였다. 말레산 무수물을 1주일 동안 P2O5 상에서 진공 중에서 건조하였다. 모든 시약을 받은 그대로 사용하였다.All reagents were purchased from Millipore-Sigma except for 2,6- di -tert - 4-methylphenol purchased from Acros (Gel, Belgium). Mg (BHT) 2 (THF) 2 was synthesized as previously reported. Wilson, JA; Hopkins, SA; Wright, PM; Dove, AP, Polym. Chem. , 2014 , 5 , 2691-2694, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. All solvents were purchased from Fisher, Innovative Technology Inc. Dry using Pure Solv MD-3 solvent purification system. Benzyl alcohol, propargyl alcohol, 4-hydroxybutan-2-one and propylene oxide were dried over calcium hydride for 24 hours prior to vacuum distillation. Maleic anhydride was dried in vacuo on P 2 O 5 for 1 week. All reagents were used as received.
실시예 1 내지 17에 대한 기기 분석법Instrumental Assay for Examples 1-17
양성자 (1H) NMR 스펙트럼을 Varian Mercury 300 분광기를 사용하여 기록하였다. 탄소 (13C) NMR 스펙트럼을 Varian NMRS 500 분광기를 사용하여 기록하였다. 모든 화학적 이동은 각각 1H 및 13C NMR에 대해 δ = 7.26 및 77.16 ppm에서 클로로포름 용매의 기준 피크에 대해 백만분율 (ppm)로 기록되었다. 분자량은 굴절률 (RI) 검출과 병행하여 TSKgel GMHHR-M 칼럼 상의 Tosoh EcoSEC HLC-8320GPC를 사용하여 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)를 통해 결정되었다. 분자량은 1.0 mL min-1 및 10.0 mg mL-1의 샘플 농도로 유동하는 용출액으로의 테트라하이드로푸란 (THF)을 사용하여 폴리(스티렌) 표준으로부터 결정된 보정 곡선을 사용하여 계산된다. MALDI-ToF 질량 스펙트럼은 355 nm에서 발광되는 Nd:YAG 레이저가 장착된 Bruker Ultra-Flex III MALDI-ToF/ToF 질량 분광분석기 상에서 기록되었다. 기기는 양이온 방식으로 작동되었다. 모든 샘플을 10 mg mL-1의 최종 농도로 THF에 용해시켰다. 트랜스-2-[3-(4-tert-부틸페닐)-2-메틸-2-프로페닐리덴] 말로노니트릴 (DCTB) (20 mg mL-1)은 매트릭스로서 작용하였고, 양이온화제로서의 나트륨 트리플루오로아세테이트 (NaTFA) (10 mg mL-1)를 제조하고, 10 : 1 비로 혼합되었다. 매트릭스 및 샘플 용액을 샌드위치 방법에 의해 MALDI-ToF 표적 플레이트 상에 적용하였다. FlexAnalysis 소프트웨어를 사용하여 MALDI-ToF 데이터를 분석하였다. PPF 필름을 EnvisiontecTM Micro Plus Advantage® 연속적 디지털 광원 처리 (cDLP) 프린터를 사용하여 프린팅되었다. 형광 현미경검사를 FITC 및 TRITC 필터가 구비된 Olympus IX81 형광 현미경 상에서 수행하였다.Proton ( 1 H) NMR spectra were recorded using a Varian Mercury 300 spectrometer. Carbon ( 13 C) NMR spectra were recorded using a
실시예 1Example 1
말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)(PPM)의 합성Synthesis of End-functionalized Poly (propylene Maleate) (PPM)
(일반적인 방법)(General method)
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여, 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2, 개시 알코올, 산화프로필렌 및 말레산 무수물로 충전한다. 용액을 2 M의 총 단량체 농도로 톨루엔에 용해시켰다. 앰풀을 밀봉하고, 정의된 기간 동안 80℃로 가열하였다. 수득한 중합체는 과량의 디에틸 에테르에의 침전에 의해 회수된다. Using standard Schlenk line technology, the ampoule is filled with Mg (BHT) 2 (THF) 2 , starting alcohol, propylene oxide and maleic anhydride. The solution was dissolved in toluene at a total monomer concentration of 2 M. The ampoule was sealed and heated to 80 ° C. for a defined period. The obtained polymer is recovered by precipitation in excess diethyl ether.
실시예 2Example 2
말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)의 합성Synthesis of End-functionalized Poly (propylene Maleate)
(헥산을 사용한 일반적인 방법)(General method using hexane)
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여, 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2, 개시 알코올, 산화프로필렌 및 말레산 무수물로 충전한다. 용액을 2 M의 총 단량체 농도로 헥산에 용해시켰다. 앰풀을 밀봉하고, 정의된 기간 동안 45℃로 가열하였다. 수득한 중합체는 과량의 디에틸 에테르에의 침전에 의해 회수된다. Using standard Schlenk line technology, the ampoule is filled with Mg (BHT) 2 (THF) 2 , starting alcohol, propylene oxide and maleic anhydride. The solution was dissolved in hexane at a total monomer concentration of 2 M. The ampoule was sealed and heated to 45 ° C. for a defined period. The obtained polymer is recovered by precipitation in excess diethyl ether.
실시예 3Example 3
벤질 알코올 개시된 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)의 합성Synthesis of Benzyl Alcohol Initiated End-functionalized Poly (propylene Maleate)
하기 반응식 7에 나타난 바와 같이 개시 알코올로서의 벤질 알코올 및 마그네슘 촉매를 사용하고, 하기 표 7에 나타난 반응 파라미터를 사용하는 상기 실시예 1에 제시된 방법을 사용하여 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)을 합성하였다.End-functionalized poly (propylene maleate) using the method set forth in Example 1 above using benzyl alcohol and magnesium catalyst as starting alcohol as shown in
반응식 7
Mg(BHT)Mg (BHT) 22 (THF)(THF) 22 에 의해 촉매화되고, 벤질 알코올에 의해 개시되는 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 공중합Copolymerization of Maleic Anhydride and Propylene Oxide Catalyzed by and Initiated by Benzyl Alcohol
표 7TABLE 7
벤질 알코올 개시된 PPMBenzyl Alcohol Initiated PPM
벤질 말단화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 생성물의 존재는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6): δ = 7.37 (m, C6 H 5), 6.52-6.44 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.16-5.10 (m, CH2CH(CH3)O 및 (C6H5)CH 2O), 4.21-4.14 (m, CH 2 CH(CH3)O), 및 1.30-1.15 (m, CH2CH(CH 3 )O) ppm (도 1 참조); 13C NMR (125 MHz, 298 K, DMSO-d 6): δ = 164.60 및 164.30 (MAn*-PO, OCOCH2), 130.58 및 130.14 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 130.00 및 129.51 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 128.40 및 128.19 (방향족 Cs), 68.76 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 66.98 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 65.80 ((C6H5)CH2O) 및 15.73 (PO, CH2CH(CH3)O) ppm; 및 크기 배제 크로마토그래피 (SEC) (DMF): M n = 3.7 kDa, M w = 4.6 kDa, Ð M = 1.3. 수율 = 84%. The presence of benzyl terminated poly (propylene maleate) product was confirmed by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO- d 6 ): δ = 7.37 (m, C 6 H 5 ), 6.52- 6.44 (m, OC (= 0) H = C H (= 0) O), 5.16-5.10 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O and (C 6 H 5 ) C H 2 O), 4.21- 4.14 (m, C H 2 CH (CH 3 ) O), and 1.30-1.15 (m, CH 2 CH (C H 3 ) O) ppm (see FIG. 1); 13 C NMR (125 MHz, 298 K, DMSO- d 6 ): δ = 164.60 and 164.30 (MAn * -PO, O C OCH 2 ), 130.58 and 130.14 (MAn * -PO, O (O) C * C H = CH), 130.00 and 129.51 (MAn * -PO, O (O) C * CH = C H), 128.40 and 128.19 (aromatic C s), 68.76 (MAn * -PO, O C H (CH 3 ) CH 2 ), 66.98 (MAn * -PO, OCH (CH 3 ) C H 2 ), 65.80 ((C 6 H 5 ) C H 2 O) and 15.73 (PO, CH 2 CH ( C H 3 ) O) ppm; And size exclusion chromatography (SEC) (DMF): M n = 3.7 kDa, M w = 4.6 kDa, Ð M = 1.3. Yield = 84%.
실시예Example 4 4
헥산을Hexane 사용한 Used 벤질benzyl 알코올 개시된 말단- Alcohol-initiated end- 작용화된Functionalized 폴리(프로필렌 말레에이트)의Of poly (propylene maleate) 합성 synthesis
하기 반응식 8에 나타난 바와 같이 개시 알코올로서의 벤질 알코올, 헥산 및 마그네슘 촉매를 사용하고, 하기 표 8에 나타난 사용되는 반응 파라미터를 사용하는 상기 실시예 2에 제시된 방법을 사용하여 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)을 합성하였다.Benzyl alcohol, hexane as starting alcohol, as shown in
반응식 8
Mg(BHT)Mg (BHT) 22 (THF)(THF) 22 에 의해 촉매화되고, 벤질 알코올에 의해 개시된 Catalyzed by and initiated by benzyl alcohol
말레산 무수물 및 산화프로필렌의 공중합Copolymerization of Maleic Anhydride and Propylene Oxide
표 8Table 8
벤질 알코올 개시된 PPM (헥산)Benzyl Alcohol Initiated PPM (hexane)
벤질 말단화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 생성물의 존재는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.35 (m, C6 H 5), 6.50-6.15 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.25-5.16 (m, CH2CH(CH3)O 및 (C6H5)CH 2O), 4.24-4.12 (m, CH 2 CH(CH3)O), 및 1.39-1.11 (m, CH2CH(CH 3 )O) ppm. 13C NMR (125 MHz, 298 K, CDCl3): δ = 164.60 및 164.30 (MAn*-PO, OCOCH2), 130.58 및 130.14 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 130.00 및 129.51 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 128.40 및 128.19 (방향족 Cs), 68.76 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 66.98 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 65.80 ((C6H5)CH2O) 및 15.73 (PO, CH2CH(CH3)O) ppm. SEC (DMF): M n = 3.7 kDa, M w = 4.6 kDa, Ð M = 1.3. (도 27 참조)The presence of benzyl terminated poly (propylene maleate) product was confirmed by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.35 (m, C 6 H 5 ), 6.50-6.15 ( m, OC (= O) H = C H (= O) O), 5.25-5.16 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O and (C 6 H 5 ) C H 2 O), 4.24-4.12 ( m, C H 2 CH (CH 3 ) O), and 1.39-1.11 (m, CH 2 CH (C H 3 ) O) ppm. 13 C NMR (125 MHz, 298 K, CDCl 3 ): δ = 164.60 and 164.30 (MAn * -PO, O C OCH 2 ), 130.58 and 130.14 (MAn * -PO, O (O) C * C H = CH ), 130.00 and 129.51 (MAn * -PO, O (O) C * CH = C H), 128.40 and 128.19 (aromatic C s), 68.76 (MAn * -PO, O C H (CH 3 ) CH 2 ), 66.98 (MAn * -PO, OCH (CH 3 ) C H 2 ), 65.80 ((C 6 H 5 ) C H 2 O) and 15.73 (PO, CH 2 CH ( C H 3 ) O) ppm. SEC (DMF): M n = 3.7 kDa, M w = 4.6 kDa, Ð M = 1.3. (See FIG. 27)
실시예 5Example 5
프로파르길 알코올 개시된 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)의 합성 Synthesis of Propargyl Alcohol Initiated End-functionalized Poly (propylene Maleate)
하기 반응식 9에 나타난 바와 같이 개시 알코올로서의 프로파르길 알코올 및 마그네슘 촉매를 사용하고, 하기 표 9에 나타난 사용되는 반응 파라미터를 사용하는 상기 실시예 1에 제시된 방법을 사용하여 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)을 합성하였다.End-functionalized polys were prepared using the method set forth in Example 1 above using propargyl alcohol and magnesium catalyst as starting alcohol as shown in
반응식 9
Mg(BHT) 2 (THF) 2 에 의해 촉매화되고, 프로파르길 알코올에 의해 Catalyzed by Mg (BHT) 2 (THF) 2 and by propargyl alcohol
개시된 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 공중합 Copolymerization of the disclosed maleic anhydride and propylene oxide
표 9Table 9
프로파르길 알코올 개시된 PPM Propargyl Alcohol Initiated PPM
프로파르길 말단화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 생성물의 존재는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6): δ = 6.54-6.27 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.39-5.21 (m, CH2CH(CH3)O), 4.88 (s, HC≡CCH 2 O), 4.78 (s, HC≡CCH 2 O), 4.38-4.21 (m, CH 2 CH(CH3)O), 2.27 (s, HC≡C) 및 1.38-1.19 (m, CH2CH(CH 3 )O) ppm; 13C NMR (125 MHz, 298 K, DMSO-d 6): δ = 164.60 및 164.29 (MAn*-PO, OCOCH2), 130.58 및 130.14 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 130.00 및 129.51 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 83.56 (HC≡CCH2), 68.90 (HC≡CCH2) 68.76 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 66.98 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 65.83 (HC≡CCH2O) 및 15.72 (CH2CH(CH3)O) ppm; 및 SEC (DMF): M n = 3.4 kDa, M w = 3.5 kDa, Ð M = 1.1. 수율 = 83%. Propargyl end of the presence of terminated poly (propylene maleate) of product was confirmed by the following: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO- d 6): δ = 6.54-6.27 (m, OC (= O ) H = C H (= O) O), 5.39-5.21 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O), 4.88 (s, HC≡CC H 2 O), 4.78 (s, HC≡CC H 2 0), 4.38-4.21 (m, C H 2 CH (CH 3 ) O), 2.27 (s, H C≡C) and 1.38-1.19 (m, CH 2 CH (C H 3 ) O) ppm; 13 C NMR (125 MHz, 298 K, DMSO- d 6 ): δ = 164.60 and 164.29 (MAn * -PO, O C OCH 2 ), 130.58 and 130.14 (MAn * -PO, O (O) C * C H = CH), 130.00 and 129.51 (MAn * -PO, O ( O) C * CH = C H), 83.56 (HC≡ C CH 2), 68.90 (H C≡ CCH 2) 68.76 (MAn * -PO, O C H (CH 3 ) CH 2 ), 66.98 (MAn * -PO, OCH (CH 3 ) C H 2 ), 65.83 (HC≡C C H 2 O) and 15.72 (CH 2 CH ( C H 3 ) O) ppm; And SEC (DMF): M n = 3.4 kDa, M w = 3.5 kDa, Ð M = 1.1. Yield = 83%.
실시예 6Example 6
헥산을Hexane 사용한 Used 프로파르길 알코올Propargyl alcohol 개시된 말단- Disclosed terminal- 작용화된Functionalized 폴리(프로필렌 말레에이트)의Of poly (propylene maleate) 합성 synthesis
하기 반응식 10에 나타난 바와 같이 개시 알코올로서의 벤질 알코올, 헥산 및 마그네슘 촉매를 사용하고, 하기 표 10에 나타난 사용되는 반응 파라미터를 사용하는 상기 실시예 2에 제시된 방법을 사용하여 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)을 합성하였다.End-functionalized polys were prepared using the method set forth in Example 2 above using benzyl alcohol, hexane and magnesium catalysts as starting alcohols as shown in
반응식 10
Mg(BHT)Mg (BHT) 22 (THF)(THF) 22 에on 의해 due to 촉매화되고Being catalyzed , , 프로파르길 알코올에Propargyl alcohol 의해 개시된 Initiated by 말레산Maleic acid 무수물 및 산화프로필렌의 공중합 Copolymerization Of Anhydride And Propylene Oxide
프로파르길 말단화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 생성물의 존재는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6): δ = 6.54-6.27 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.39-5.21 (m, CH2CH(CH3)O), 4.88 (s, HC≡CCH 2 O), 4.78 (s, HC≡CCH 2 O), 4.38-4.21 (m, CH 2 CH(CH3)O), 2.27 (s, HC≡C) 및 1.38-1.19 (m, CH2CH(CH 3 )O) ppm. 13C NMR (125 MHz, 298 K, DMSO-d 6): δ = 164.60 및 164.29 (MAn*-PO, OCOCH2), 130.58 및 130.14 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 130.00 및 129.51 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 83.56 (HC≡CCH2), 68.90 (HC≡CCH2) 68.76 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 66.98 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 65.83 (HC≡CCH2O) 및 15.72 (CH2CH(CH3)O) ppm. SEC (DMF): M n = 750 Da, M w = 1170 Da, Ð M = 1.55. (참고 도 1)Propargyl end of the presence of terminated poly (propylene maleate) of product was confirmed by the following: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO- d 6): δ = 6.54-6.27 (m, OC (= O ) H = C H (= O) O), 5.39-5.21 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O), 4.88 (s, HC≡CC H 2 O), 4.78 (s, HC≡CC H 2 0), 4.38-4.21 (m, C H 2 CH (CH 3 ) O), 2.27 (s, H C≡C) and 1.38-1.19 (m, CH 2 CH (C H 3 ) O) ppm. 13 C NMR (125 MHz, 298 K, DMSO- d 6 ): δ = 164.60 and 164.29 (MAn * -PO, O C OCH 2 ), 130.58 and 130.14 (MAn * -PO, O (O) C * C H = CH), 130.00 and 129.51 (MAn * -PO, O ( O) C * CH = C H), 83.56 (HC≡ C CH 2), 68.90 (H C ≡CCH 2) 68.76 (MAn * -PO, O C H (CH 3 ) CH 2 ), 66.98 (MAn * -PO, OCH (CH 3 ) C H 2 ), 65.83 (HC≡C C H 2 O) and 15.72 (CH 2 CH ( C H 3 ) O) ppm. SEC (DMF): M n = 750 Da, M w = 1170 Da, Ð M = 1.55. (Reference figure 1)
실시예Example 7 7
4-하이드록시부탄-2-온 개시된 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)의 합성Synthesis of 4-hydroxybutan-2-one Initiated End-functionalized Poly (propylene Maleate)
하기 반응식 11에 나타난 바와 같이 개시 알코올로서의 4-하이드록시부탄-2-온 및 마그네슘 촉매를 사용하고, 하기 표 10에 나타난 사용되는 반응 파라미터를 사용하는 실시예 1에 제시된 방법을 사용하여 말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)을 합성하였다.End-action using the method set forth in Example 1 using 4-hydroxybutan-2-one and magnesium catalyst as starting alcohol as shown in Scheme 11 below and the reaction parameters used shown in Table 10 below. Synthesized poly (propylene maleate) was synthesized.
반응식 11Scheme 11
Mg(BHT)Mg (BHT) 22 (THF)(THF) 22 에 의해 촉매화된, 4-하이드록시부탄-2-온에 의해 개시된 말레산 무수물 및 산화프로필렌의 공중합Copolymerization of propylene oxide and maleic anhydride initiated by 4-hydroxybutan-2-one, catalyzed by
표 10Table 10
4-하이드록시부탄-2-온 개시된 PPM4-hydroxybutan-2-one initiated PPM
4-하이드록시부탄-2-온 말단화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 생성물의 존재는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 6.42-6.28 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.33-5.25 (m, CH2CH(CH3)O), 4.32-4.18 (m, CH 2 CH(CH3)O), 4.08 (m, CH2CH 2O), 3.64 및 3.53 (m, CH3C(=O)CH 2CH2), 및 1.38-1.13 (m, CH2CH(CH 3 )O 및 CH 3C(=O)CH2) ppm (참고 도 3); 13C NMR (125 MHz, 303 K, DMSO-d 6): δ = 165.42 (CH3 C(=O)CH2), 164.60 및 164.30 (MAn*-PO, OCOCH2), 130.55 및 130.16 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 129.81 및 129.84 (MAn*-PO, O(O)C*CH=CH), 128.15, 68.77 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 66.97 (MAn*-PO, OCH(CH3)CH2), 65.81(CH2 CH2O), 30.63 (C(=O)CH2CH2), 25.08 (CH3C(=O)CH2) 및 15.74 (CH2CH(CH3)O) ppm; 및 SEC (THF): M n = 1.5 kDa, M w = 2.0 kDa, Ð M = 1.3. 수율 = 88%.The presence of 4-hydroxybutan-2-one terminated poly (propylene maleate) product was confirmed by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 6.42-6.28 (m, OC (= O) H = C H (= O) O), 5.33-5.25 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O), 4.32-4.18 (m, C H 2 CH (CH 3 ) O), 4.08 (m, CH 2 C H 2 O), 3.64 and 3.53 (m, CH 3 C (= 0) C H 2 CH 2 ), and 1.38-1.13 (m, CH 2 CH (C H 3 ) O and C H 3 C (═O) CH 2 ) ppm (see FIG. 3); 13 C NMR (125 MHz, 303 K, DMSO- d 6 ): δ = 165.42 (CH 3 C (= O) CH 2 ), 164.60 and 164.30 (MAn * -PO, O C OCH 2 ), 130.55 and 130.16 ( MAn * -PO, O (O) C * C H = CH), 129.81 and 129.84 (MAn * -PO, O (O) C * CH = C H), 128.15, 68.77 (MAn * -PO, O C H (CH 3 ) CH 2 ), 66.97 (MAn * -PO, OCH (CH 3 ) C H 2 ), 65.81 (CH 2 C H 2 O), 30.63 (C (= O) C H 2 CH 2 ), 25.08 ( C H 3 C (= 0) CH 2 ) and 15.74 (CH 2 CH ( C H 3 ) O) ppm; And SEC (THF): M n = 1.5 kDa, M w = 2.0 kDa, Ð M = 1.3. Yield = 88%.
실시예 8Example 8
PPM의 이성질체화를 위한 일반적인 절차General Procedure for Isomerization of PPM
말단-작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트)을 클로로포름에 용해시켰다. 디에틸아민을 용액에 첨가하였고, 질소 분위기 하에 24시간 동안 환류시켰다. 실온으로의 냉각 이후, 유기 용액을 포스페이트 완충 용액 (pH = 6)으로 세정하였고, 중합체를 헥산으로부터의 침전을 통해 회수하였다.End-functionalized poly (propylene fumarate) was dissolved in chloroform. Diethylamine was added to the solution and refluxed for 24 hours under nitrogen atmosphere. After cooling to room temperature, the organic solution was washed with phosphate buffer solution (pH = 6) and the polymer was recovered via precipitation from hexane.
실시예 9Example 9
PPM의 이성질체화Isomerization of PPM
말단-작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) (11 g, 8 mol. eq. 올레핀)을 클로로포름 1125 ml) 용해시켰다. 디에틸아민 0.01 ml , 0.15 mol. eq. 올레핀)을 용액에 첨가하였고, 질소 분위기 하에 24시간 동안 환류시켰다. 실온으로의 냉각 이후, 유기 용액을 포스페이트 완충 용액 1350 ml, pH ; 6)로 세정하였고, PPF 중합체를 헥산으로부터의 침전을 통해 회수하였다. (도 2 참조)End-functionalized poly (propylene maleate) (11 g, 8 mol. Eq. Olefin) was dissolved 1125 ml of chloroform. 0.01 ml of diethylamine, 0.15 mol. eq. Olefin) was added to the solution and refluxed for 24 hours under nitrogen atmosphere. After cooling to room temperature, the organic solution was washed with 1350 ml of phosphate buffer solution, pH; 6) and the PPF polymer was recovered via precipitation from hexane. (See Figure 2)
실시예 10Example 10
벤질 작용화된 PPM의 이성질체화Isomerization of Benzyl Functionalized PPM
하기 반응식 12에 나타난 바와 같이 상기 실시예 8 및 9에 나타난 방법을 사용하여 벤질 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)을 이성질체화하여 벤질 말단화된 폴리(프로필렌 푸마레이트)를 형성하였다.Benzyl functionalized poly (propylene maleate) isomerized using the method shown in Examples 8 and 9 to form benzyl terminated poly (propylene fumarate) as shown in
반응식 12
폴리(프로필렌 푸마레이트)를Poly (propylene fumarate) 형성하기 위한 To form 폴리(프로필렌 말레에이트)의Of poly (propylene maleate) 이성질체화Isomerization
상응하는 벤질 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트)로의 벤질 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트)의 이성질체화는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.32 (m, Ar), 6.87 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.36 (m, CH2CH(CH3)O), 5.09 (s, C=OOCH 2- Ar), 4.04 (m, CH 2 OC=O), 2.28 (s, εCL CH 2 C=OO), 1.26 (m, CH2CH(CH 3 )O), 1.60 및 1.33 (모든 나머지 수소) ppm.Isomerization of benzyl functionalized poly (propylene maleate) with the corresponding benzyl functionalized poly (propylene fumarate) was confirmed by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.32 (m, Ar), 6.87 (m, OC (= 0) H = C H (= 0) O), 5.36 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O), 5.09 (s, C = OOC H 2 - Ar), 4.04 (m, C H 2 OC = O), 2.28 (s, εCL C H 2 C = OO), 1.26 (m,
실시예 11Example 11
프로파르길-작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트)의 이성질체화Isomerization of propargyl-functionalized poly (propylene fumarate)
하기 반응식 13에 나타난 바와 같이 상기 제시된 일반적인 방법을 사용하여 프로파르길 폴리(프로필렌 말레에이트)를 이성질체화하여 프로파르길 말단화된 폴리(프로필렌 푸마레이트)를 형성하였다.Propargyl poly (propylene maleate) isomerized using the general method presented above to form propargyl terminated poly (propylene fumarate) as shown in Scheme 13 below.
반응식 13Scheme 13
프로파르길 말단화된 폴리(프로필렌 푸마레이트)를 형성하기 위한 프로파르길 폴리(프로필렌 말레에이트)의 이성질체화는 하기에 의해 확인되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO-d 6): δ = 6.84-6.64 (m, OC(=O)H=CH(=O)O), 5.27-5.07 (m, CH2CH(CH3)O), 4.85 (s, HC≡CCH 2 O), 4.78 (s, HC≡CCH 2 O), 4.44-4.14 (m, CH 2 CH(CH3)O), 2.32 (s, HC≡C) 및 1.38-1.10 (m, CH2CH(CH 3 )O) ppm. 수율 = 98%. 전구체 프로파르길 폴리(프로필렌 말레에이트) (바닥) (300 MHz, 303 K, DMSO-d- 6)에 대한 프로파르길 폴리(프로필렌 푸마레이트) (상단부)의 1H NMR 스펙트럼 비교는 도 4에 나타나 있다. Isomerization of propargyl poly (propylene maleate) to form propargyl terminated poly (propylene fumarate) was confirmed by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, DMSO- d 6 ) : δ = 6.84-6.64 (m, OC (= O) H = C H (= O) O), 5.27-5.07 (m, CH 2 C H (CH 3 ) O), 4.85 (s, HC≡CC H 2 O), 4.78 (s, HC≡CC H 2 O), 4.44-4.14 (m, C H 2 CH (CH 3 ) O), 2.32 (s, H C≡C) and 1.38-1.10 (m, CH 2 CH (C H 3 ) O) ppm. Yield = 98%. 1 H NMR spectral comparison of propargyl poly (propylene fumarate) (top) to precursor propargyl poly (propylene maleate) (bottom) (300 MHz, 303 K, DMSO- d- 6 ) is shown in FIG. Is shown.
실시예 12Example 12
표면 농도 결정의 감산 방법Subtraction method of surface concentration determination
PPF 박막 (1 cm × 1 cm)을 염료 용액 (EtOH/H2O의 50 %v/v 용액 중의 0.5 μM Chromeo® 546-아자이드 염료, 3.2 mg 나트륨 아스코르베이트)에 1시간 동안 함침시켰고, 용액의 농도를 형광 분광법을 사용하여 결정하였다. 미사용된 용액을 표준으로 사용하여 필름에의 염료 부착을 측정하였다.Sikyeotgo impregnated for 1 hour, the PPF thin film (1 cm × 1 cm) of the dye solution (50% v / v solution in 0.5 μM Chromeo ® 546- azide dye, 3.2 mg sodium ascorbate in EtOH / H 2 O), The concentration of the solution was determined using fluorescence spectroscopy. Unused solution was used as a standard to measure dye adhesion to the film.
실시예 13Example 13
프로파르길Propargyl 작용화된Functionalized PPF로의 To PPF MegastokesMegastokes ®® 673- 673- 아자이드Azide 염료의 구리- Dye Copper 매개된Mediated 아자이드Azide -알킨 Alkin 고리화부가Ring
Megastokes ® 673-아자이드 용액 (50 : 50 이소프로필 알코올 : H2O의 50 % v/v 용액 중의 1 mM 염료, 0.5 mg CuSO4, 1.5 mg 나트륨 아스코르베이트)을 PPF 필름 상에 피펫팅하였고, 이소프로필 알코올 및 H2O로의 세정 이전에 1시간 동안 정치시켜 임의의 비-고정된 염료 및 촉매를 제거하였다. Megastokes ® 673-Azide Solution (50
실시예 14Example 14
N3-GRGDS 펩타이드의 합성Synthesis of N3-GRGDS Peptides
GRGDS는 표준 Fmoc 화학 조건 (0.25 mmol 척도)을 사용하는 CEM Liberty1 펩타이드 합성기 상에서의 마이크로웨이브-보조된 고상 펩타이드 합성 (SPSS)에 의해 합성되었다. 6-브로모헥산산 (1 mmol)을 GRGDS Wang 수지 (0.25 mmol), 디이소프로필카보디이미드 (DIC, 1.1 mmol) 및 하이드록시벤조트리아졸 (HOBt, 1.1 mmol)과 함께 첨가하였고, 2시간 동안 반응시켰다. Br-작용화된 펩타이드를 이후 트리플루오로아세트산, 트리이소프로필실란, 및 물 (95 : 2.5 : 2.5 vol.%)의 15 mL의 용액을 사용하여 수지로부터 절단하였다. 디에틸 에테르에서의 3회 분쇄 사이클 이후, 생성된 백색 고형물을 진공 하에 밤새 건조시켰다. 고형물은 이후 물 중의 10% 에탄올 용액에 재용해시켰다. 아자이드기의 커플링을 마이크로웨이브 합성 이후에 수행하였다. NaN3 (1.25 mmol) 및 18-크라운-6 (0.0625 mmol)을 Wang 수지에 첨가하였고, 12시간 동안 반응시켜 N3-GRGDS를 산출하였다 (ESI m/z: [M + H]+ C23H40N11O10에 대해 계산치 630.29; 측정치 630.157).GRGDS was synthesized by microwave-assisted solid phase peptide synthesis (SPSS) on a CEM Libertyl peptide synthesizer using standard Fmoc chemical conditions (0.25 mmol scale). 6-bromohexanoic acid (1 mmol) was added together with GRGDS Wang resin (0.25 mmol), diisopropylcarbodiimide (DIC, 1.1 mmol) and hydroxybenzotriazole (HOBt, 1.1 mmol) and 2 hours Reacted for a while. Br-functionalized peptides were then cleaved from the resin using a 15 mL solution of trifluoroacetic acid, triisopropylsilane, and water (95: 2.5: 2.5 vol.%). After three grinding cycles in diethyl ether, the resulting white solid was dried under vacuum overnight. The solid was then redissolved in a 10% ethanol solution in water. Coupling of the azide groups was performed after microwave synthesis. NaN 3 (1.25 mmol) and 18-crown-6 (0.0625 mmol) were added to the Wang resin and reacted for 12 hours to yield N 3 -GRGDS (ESI m / z: [M + H] + C 23 H 40 N 11 O 10 calcd for 630.29; measured value 630.157).
실시예 15Example 15
폴리(프로필렌 푸마레이트) 디스크 상에의 MC3T3-E1의 씨딩Seeding of MC3T3-E1 on Poly (propylene Fumarate) Disc
프로파르길 알코올-개시된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 디스크 (ø = 6 mm)를 각각 1 시간 동안 클로로포름, 아세톤, 및 에탄올로 세정하였고, 이후 12시간 동안 1 × PBS에 침지시켰다. 나중에, 필름은 1시간 동안 70% EtOH에 침지시킴으로써 멸균되었고, UV 광에의 15분 노출이 후속되었다. 세포 씨딩 이전에 필름은 세포 씨딩 이전에 2시간 동안 Alpha-MEM에 침지되었다. 마우스 두개관 줄기 세포 (MC3T3-E1)을 10% 우태 혈청 (FBS), 100 유닛/mL 페니실린, 및 100 μg.mL-1 스트렙토마이신이 보충된 Alpha-MEM 배지에서 배양하였고, 매3일 마다 계대배양시켰다. 계대수 8로의 MC3T3를 250 세포.mm-2로 씨딩하였고, 모든 후속 실험을 세포 씨딩 이후 48시간 동안 수행하였다. Propargyl alcohol-initiated poly (propylene fumarate) disks (ø = 6 mm) were each rinsed with chloroform, acetone, and ethanol for 1 hour and then immersed in 1 × PBS for 12 hours. Later, the film was sterilized by immersion in 70% EtOH for 1 hour, followed by 15 minutes of exposure to UV light. Prior to cell seeding the film was immersed in Alpha-MEM for 2 hours prior to cell seeding. Mouse cranial stem cells (MC3T3-E1) were incubated in Alpha-MEM medium supplemented with 10% fetal calf serum (FBS), 100 units / mL penicillin, and 100 μg.mL- 1 streptomycin and passaged every 3 days Incubated. MC3T3 with
실시예 16Example 16
폴리(프로필렌 푸마레이트) 디스크 상에서의 MC3T3 세포 생존력MC3T3 Cell Viability on Poly (propylene Fumarate) Discs
세포 생존력을 48시간 시점에서 라이브/데드 생존력 세포독성 키트를 사용하여 평가하였다. 간단하게는, 5 μL의 4 mM 칼세인-AM 모액 및 10 μL의 2 mM 에티듐 동종이량체-1 (EthD-1) 모액을 10 mL의 PBS에 첨가하여 라이브/데드 염색 용액을 제조하였다. 샘플을 1 × PBS (1 mL)로 3회 세정하였다. 모액 (200 μL)을 각각의 샘플에 첨가하였고, 15분 동안 인큐베이션시켰다. 염색 용액을 이후 제거하였고, FITC 및 TRITC 방출 필터를 사용하는 IX81 형광 현미경 하에 샘플을 관찰하였다. 분석을 위해, 10개의 무작위 부분을 필름마다 선택하였고, 각각의 필름을 3회 수행하였다. 유리 슬라이드 상에서 계산된 세포 생존력에 대해 값을 정규화시켰다. Cell viability was assessed using the live / dead viability cytotoxicity kit at the 48 hour time point. Briefly, 5 μL of 4 mM calcein-AM mother liquor and 10 μL of 2 mM ethidium homodimer-1 (EthD-1) mother liquor were added to 10 mL of PBS to prepare a live / dead staining solution. Samples were washed three times with 1 x PBS (1 mL). Mother liquor (200 μL) was added to each sample and incubated for 15 minutes. The staining solution was then removed and the samples were observed under an IX81 fluorescence microscope using FITC and TRITC emission filters. For analysis, 10 random portions were selected per film and each film was run three times. Values were normalized to cell viability calculated on glass slides.
실시예 17Example 17
폴리(프로필렌 푸마레이트) 디스크 상에의 MC3T3 세포 분산MC3T3 Cell Dispersion on Poly (propylene Fumarate) Discs
세포 분산을 세포 씨딩 이후 48시간 시점에서 세포골격 액틴의 염색에 의해 평가하였다. CS 완충 용액 중의 3.7% 파라포름알데하이드에 샘플을 1시간 동안 사전고정시켰고, 1 × PBS로 3회 세정하였고, 염색될 때까지 -80℃에서 저장하였다. 염색을 위해, 샘플을 10분 동안 CS 완충 용액 중의 0.5% v/v 트리톤 X-100에서 인큐베이션시켰고, 1× PBS로 3회 세정하였다. 다음으로, 샘플을 10분 동안 1 × PBS 용액 중의 0.1 wt.% NaBH4 용액에서 인큐베이션시켰고, 1 × PBS로 3회 세정하였다. 로다민 팔로이딘 (1 × PBS 중의 1:40 v/v)을 이후 샘플에 첨가하였고, 1시간 동안 인큐베이션시켰다. 1 × PBS로의 3회 세정 이후, DAPI 용액 (10 mL PBS 중의 6 μl의 5 μg.mL-1 DAPI)을 샘플에 첨가하였고, 20분 동안 인큐베이션시켰다. 1 × PBS로의 3회 세정 이후, 샘플을 형광 마운팅 배지를 사용하여 실장시켰고, 형광 현미경을 사용하여 이미지화하였다.Cell dispersion was assessed by staining cytoskeletal actin at 48 hours after cell seeding. Samples were pre-fixed in 3.7% paraformaldehyde in CS buffer solution for 1 hour, washed three times with 1 × PBS and stored at −80 ° C. until stained. For staining, samples were incubated for 10 minutes in 0.5% v / v Triton X-100 in CS buffer solution and washed three times with 1 × PBS. Next, samples were incubated for 10 minutes in 0.1 wt.% NaBH 4 solution in 1 × PBS solution and washed three times with 1 × PBS. Rhodamine paloidine (1:40 v / v in 1 × PBS) was then added to the sample and incubated for 1 hour. After three washes with 1 × PBS, DAPI solution (6 μl of 5 μg · mL −1 DAPI in 10 mL PBS) was added to the sample and incubated for 20 minutes. After three washes with 1 x PBS, the samples were mounted using fluorescence mounting medium and imaged using a fluorescence microscope.
실시예 18 내지 26에 대한 물질 및 장치Materials and Devices for Examples 18-26
본원에 사용된 물질 및 장치는 하기 표 11 및 표 12에 제시되어 있다.The materials and devices used herein are shown in Tables 11 and 12 below.
표 11Table 11
사용된 물질Substances Used
표 12Table 12
실시예 18 내지 26에서 사용된 장치Apparatus Used in Examples 18-26
실시예 18 내지 26에 대한 특성규명Characterization for Examples 18-26
양성자 (1H) NMR 스펙트럼은 Varian Mercury-300 NMR 분광기를 사용하여 기록되었다. 탄소 (13C) NMR 스펙트럼은 Varian Mercury-500 NMR 분광기를 사용하여 기록되었다. 모든 화학 이동은 각각 1H 및 13C NMR에 대해 δ = 7.26 ppm 및 77.16 ppm에서 클로로포름 용매의 참조 피크에 대해 백만분율 (ppm)로 기록되었다. 분자량은 굴절률 (RI) 검출과 병행하여 PLgel 혼합된-C 유형 칼럼 상의 Tosoh EcoSEC HLC-8320GPC를 사용하여 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)를 통해 결정되었다. 중량은 0.5 mL.min-1 및 샘플 농도 20 mg.mL-1로 유동하는 용출물로서 DMF (0.1% LiBr)와 함께 폴리(스티렌) 표준으로부터 결정된 보정 곡선을 사용하여 계산되었다. MALDI-ToF (매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 - 비행시간형) 질량 스펙트럼을 Bruker UltraFlex III MALDI 탠덤 비행시간형 (TOF/TOF) 질량 분광분석기를 사용하여 기록하였다.Proton ( 1 H) NMR spectra were recorded using a Varian Mercury-300 NMR spectrometer. Carbon ( 13 C) NMR spectra were recorded using a Varian Mercury-500 NMR spectrometer. All chemical shifts were reported in parts per million (ppm) for the reference peak of chloroform solvent at δ = 7.26 ppm and 77.16 ppm for 1 H and 13 C NMR, respectively. Molecular weights were determined via size exclusion chromatography (SEC) using Tosoh EcoSEC HLC-8320GPC on PLgel mixed-C type columns in parallel with refractive index (RI) detection. The weight was calculated using a calibration curve determined from poly (styrene) standard with DMF (0.1% LiBr) as eluent flowing at 0.5 mL.min −1 and
실시예 18Example 18
글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE)의 합성Synthesis of Glycidyl Propargyl Ether (GPE)
글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE)을 하기 반응식 14에 나타난 바와 같이 합성하였다.Glycidyl propargyl ether (GPE) was synthesized as shown in
반응식 14
글리시딜 프로파르길 에테르 (GPE)의 합성Synthesis of Glycidyl Propargyl Ether (GPE)
프로파르길 알코올 (7.6 ml, 0.135 mol)을 0℃에서 교반된 40% 수성 수산화나트륨 용액 (85 g의 H2O 중의 56.5 g NaOH)에 적가하였다. 혼합물을 30분 동안 교반하였다. (±)-에피클로로히드린 (25 g, 0.27 mol), 헥산 (90 ml), 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트 (2.29 g, 6.75 mmol) 및 H2O (12.5 ml)의 용액을 반응 시스템에 첨가하였다. 반응물을 실온으로 가온시켰고, N2 블랭킷 하에 8시간 동안 반응을 지속하였다. 반응물을 염수 (125 ml)로 켄칭하였고, 조 생성물을 3 회분의 125 mL의 디클로로메탄 (DCM)로 추출하였다. 조합된 유기층을 Na2SO4 상에서 건조시키고, 여과하였고, 회전식 증발로 농축시켰다. 최종 생성물을 칼럼 크로마토그래피 (1:3 헥산/DCM 내지 DCM)로 수득하였고, 이는 7.3 g (48.1%)의 수율로 GPE를 얻었다 (반응식 3.1). 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 3.98 (t, OCH 2C≡CH), 3.61-3.56 (q, CHCH 2OCH2), 3.26-3.20 (q, CHCH 2OCH2), 2.95-2.89 (m, CHCH2OCH2), 2.57-2.54 (t, CH 2(O)CHCH2O), 2.39-2.35 (m, CH 2(O)CHCH2O, C≡CH) ppm.Propargyl alcohol (7.6 ml, 0.135 mol) was added dropwise to 40% aqueous sodium hydroxide solution (56.5 g NaOH in 85 g H 2 O) stirred at 0 ° C. The mixture was stirred for 30 minutes. A solution of (±) -epichlorohydrin (25 g, 0.27 mol), hexane (90 ml), tetrabutylammonium hydrogensulfate (2.29 g, 6.75 mmol) and H 2 O (12.5 ml) was added to the reaction system It was. The reaction was allowed to warm to room temperature and the reaction was continued for 8 hours under N 2 blanket. The reaction was quenched with brine (125 ml) and the crude product was extracted with three portions of 125 mL of dichloromethane (DCM). Layers were dried over Na 2 S0 4 , filtered and concentrated by rotary evaporation. The final product was obtained by column chromatography (1: 3 hexanes / DCM to DCM), which gave GPE in 7.3 g (48.1%) yield (Scheme 3.1). 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 3.98 (t, OC H 2 C≡CH), 3.61-3.56 (q, CHC H 2 OCH 2 ), 3.26-3.20 (q, CHC H 2 OCH 2 ), 2.95-2.89 (m, C H CH 2 OCH 2 ), 2.57-2.54 (t, C H 2 (O) CHCH 2 O), 2.39-2.35 (m, C H 2 (O) CHCH 2 O , C≡C H ) ppm.
실시예 19Example 19
2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)의 합성Synthesis of 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO)
2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 하기 반응식 15에 나타난 바와 같이 합성하였다.2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO) was synthesized as shown in Scheme 15 below.
반응식 15Scheme 15
2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)의 합성Synthesis of 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO)
o-니트로벤질 알코올 (10 g, 0.065 mol)을 30 mL의 1,4-디옥산에 용해시키고, 이후 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트 (1.11 g, 3.27 mmol) 및 40% 수성 수산화나트륨 용액 (12 g H2O 중의 8 g NaOH)의 첨가를 후속하였다. (±)-에피클로로히드린 (20 mL, 0.26 mol)을 이후 0℃에서 혼합물에 적가하였고, 반응물을 실온으로 가온시켰다. N2 하에서의 48시간 동안 교반시킨 후, 반응 혼합물을 2회분의 50 mL의 디에틸 에테르로 추출하였다. 조합된 에테르 분획을 과량의 물, 포화된 중탄산나트륨, 및 포화된 염화나트륨으로 세정하였다. 조합된 유기층을 MgSO4 상에서 건조시키고, 여과시키고, 회전식 증발로 농축시켰다. 최종 생성물을 칼럼 크로마토그래피 (5:3 석유 에테르/디에틸 에테르)에 의해 수득하였고, 3.7 g (27.2%)의 수율로 NMMO를 얻었다 (반응식 3.2). 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.95-7.32 (m, Ar), 4.85 (s, ArCH 2OCH2), 3.84-3.79 (q, CHCH 2OCH2), 3.45-3.39 (q, CHCH 2OCH2), 3.16-3.11 (m, CHCH2OCH2), 2.74-2.71(t, CH 2(O)CHCH2O), 2.58-2.55(q, CH 2(O)CHCH2O) ppm. o -nitrobenzyl alcohol (10 g, 0.065 mol) is dissolved in 30 mL of 1,4-dioxane, then tetrabutylammonium hydrogensulfate (1.11 g, 3.27 mmol) and 40% aqueous sodium hydroxide solution (12 g 8 g NaOH in H 2 O) was added. (±) -Epichlorohydrin (20 mL, 0.26 mol) was then added dropwise to the mixture at 0 ° C. and the reaction was allowed to warm to room temperature. After stirring for 48 h under N 2 , the reaction mixture was extracted with two portions of 50 mL of diethyl ether. The combined ether fractions were washed with excess water, saturated sodium bicarbonate, and saturated sodium chloride. Layers were dried over MgSO 4 , filtered and concentrated by rotary evaporation. The final product was obtained by column chromatography (5: 3 petroleum ether / diethyl ether) to give NMMO in yield of 3.7 g (27.2%) (Scheme 3.2). 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.95-7.32 (m, Ar), 4.85 (s, ArC H 2 OCH 2 ), 3.84-3.79 (q, CHC H 2 OCH 2 ), 3.45 -3.39 (q, CHC H 2 OCH 2 ), 3.16-3.11 (m, C H CH 2 OCH 2 ), 2.74-2.71 (t, C H 2 (O) CHCH 2 O), 2.58-2.55 (q, C H 2 (O) CHCH 2 O) ppm.
실시예 20Example 20
마그네슘 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (Mg(BHT)2(THF)2)의 합성Synthesis of
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 쉬렝크는 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀 (BHT) (6.66 g, 30 mmol)로 채워지고, 캐뉼라 스랜스퍼에 의해 첨가된 건조 톨루엔 (30 ml)에 용해시켰다. 디-n-부틸마그네슘 (헥산 중의 1M, 15 ml, 15 mmol)을 교반하면서 반응에 적가하였다. 반응물을 추가의 2시간 동안 교반하였고, 이후 용매를 제거하였다. 헥산 (12.5 ml)을 반응 용기에 첨가하였고, 이후 테트라하이드로푸란 (THF) (2.5 ml)의 첨가를 후속하였다. N2 하에서 2시간 동안 교반한 후, 용매를 제거할 수 있고, 최종 생성물은 고형물로 수득하였다 (반응식 16).Using standard Schlenk line technology, Schlenk is filled with 2,6- di -tert-butyl-4-methylphenol (BHT) (6.66 g, 30 mmol) and dried toluene (30) added by cannula lancer ml). Di-n- butylmagnesium (1M in hexane, 15 ml, 15 mmol) was added dropwise to the reaction with stirring. The reaction was stirred for an additional 2 hours, after which the solvent was removed. Hexane (12.5 ml) was added to the reaction vessel, followed by addition of tetrahydrofuran (THF) (2.5 ml). After stirring for 2 h under N 2 , the solvent can be removed and the final product is obtained as a solid (Scheme 16).
반응식 16 Scheme 16
마그네슘 2,6-디-tert-부틸-4-메틸펜옥사이드 (Mg(BHT)
실시예 21Example 21
작용화된 PPF의 중합을 위한 일반적인 절차General Procedure for Polymerization of Functionalized PPF
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2 (121.4 mg, 0.2 mmol), 벤질 알코올 (0.02 mL, 0.2 mmol), 에폭사이드 (0.5 mmol) 및 말레산 무수물 (490.3 mg, 0.5 mmol)로 충전하였다. 시약을 톨루엔의 총 단량체 농도로 톨루엔에 용해시켰다. 엠풀을 밀봉하였고, 24시간 동안 80℃로 가열하였다. 수득한 중합체를 과량의 디에틸 에테르 중의 침전으로 회수하였다. 원심분리 이후, 조 생성물을 클로로포름에 용해시켰고, 이후 디에틸아민을 혼합물에 첨가하고, 이후 N2 하에서 24시간 동안 환류시켰다. 마지막으로, 혼합물을 과량의 인산염 버퍼 염수 용액 (0.5 M)으로 세정하였다. 유기층을 조합하였고, 건조시켜 중합체를 회수하였다.Ampoules were purified using standard Schlenk line technology using Mg (BHT) 2 (THF) 2 (121.4 mg, 0.2 mmol), benzyl alcohol (0.02 mL, 0.2 mmol), epoxide (0.5 mmol) and maleic anhydride (490.3 mg , 0.5 mmol). The reagent was dissolved in toluene at the total monomer concentration of toluene. The muffle was sealed and heated to 80 ° C. for 24 hours. The obtained polymer was recovered by precipitation in excess diethyl ether. After centrifugation, the crude product was dissolved in chloroform, then diethylamine was added to the mixture, and then refluxed under N 2 for 24 hours. Finally, the mixture was washed with excess phosphate buffered saline solution (0.5 M). The organic layers were combined and dried to recover the polymer.
실시예 22Example 22
폴리(에피클로로히드린-코-말레산 무수물)의 합성 Synthesis of Poly (Epichlorohydrin-co- maleic anhydride)
폴리(에피클로로히드린-코-말레산 무수물)을 하기 반응식 17에 나타난 바와 같이 (±)-에피클로로히드린 및 말레산 무수물로부터 합성하였다.Poly (epichlorohydrin-co-maleic anhydride) was synthesized from (±) -epichlorohydrin and maleic anhydride as shown in Scheme 17 below.
반응식 17Scheme 17
에피클로로히드린 및 말레산 무수물의 공중합Copolymerization of Epichlorohydrin and Maleic Anhydride
및 폴리(ECH-코-MA)의 이성질체화And isomerization of poly (ECH-co-MA)
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2 (121.4 mg, 0.2 mmol), 벤질 알코올 (0.02 mL, 0.2 mmol), (±)-에피클로로히드린 (0.5 mmol) 및 말레산 무수물 (490.3 mg, 0.5 mmol)로 충전하였다. 시약을 2 M의 총 단량체 농도로 톨루엔에 용해시켰다. 앰풀을 밀봉하였고, 24시간 동안 80℃로 가열하였다. 수득한 중합체는 과량의 디에틸 에테르에서의 침전에 의해 회수하였다. 원심분리 이후, 조 생성물을 클로로포름에 용해시키고, 이후 디에틸아민을 혼합물에 첨가하였고, 이후 N2 하에서 24시간 동안 환류시켰다. 마지막으로, 혼합물을 과량의 인산염 버퍼 염수 용액 (0.5 M)으로 세정하였다. 유기층을 조합하였고, 건조시켜 중합체를 회수하였다.Ampoules were prepared using standard Schlenk line technology using Mg (BHT) 2 (THF) 2 (121.4 mg, 0.2 mmol), benzyl alcohol (0.02 mL, 0.2 mmol), (±) -epichlorohydrin (0.5 mmol) and Filled with maleic anhydride (490.3 mg, 0.5 mmol). The reagent was dissolved in toluene at a total monomer concentration of 2 M. The ampoule was sealed and heated to 80 ° C. for 24 hours. The obtained polymer was recovered by precipitation in excess diethyl ether. After centrifugation, the crude product was dissolved in chloroform, then diethylamine was added to the mixture, which was then refluxed for 24 h under N 2 . Finally, the mixture was washed with excess phosphate buffered saline solution (0.5 M). The organic layers were combined and dried to recover the polymer.
수득한 중합체는 1H NMR 및 본원에서의 표 5 및 도 28에 기록된 결과에 의해 특성규명되었다. 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.36 (m, Ar), 6.86 (m, COHC=CHCO), 5.35 (m, OCH2CH(CH2OCH2C≡CH)O), 5.22 (s, ArCH 2O), 4.80-4.40 (m, OCH2CH(CH 2OCH2C≡CH)O), 4.18 (m, OCH 2CH(CH2OCH2C≡CH)O), 3.74 (d, CH(CH2OCH 2C≡CH)O), 2.49 (s, CH(CH2OCH2C≡CH)O) ppm. 수득한 중합체는 또한 13C NMR 및 본원에서 도 29에 기록된 결과에 의해 특성규명되었다. 13C NMR (125 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 164.30 (O-C=O), 130.03 (HC=CH), 128.74 (Ar C), 71.28 (OCH 2CH), 67.36 ((C6H5)CH2O), 63.01 (CH2 CH(CH2Cl)O), 41.89 (CHCH2Cl) ppm. SEC (DMF): M n = 6.0 kDa, M w = 7.0 kDa, Ð M = 1.16.The polymer obtained was characterized by 1 H NMR and the results reported in Table 5 and FIG. 28 herein. 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.36 (m, Ar), 6.86 (m, CO H C = C H CO), 5.35 (m, OCH 2 C H (CH 2 OCH 2 C ) CH) O), 5.22 (s, ArC H 2 O), 4.80-4.40 (m, OCH 2 CH (C H 2 OCH 2 C≡CH) O), 4.18 (m, OC H 2 CH (CH 2 OCH 2 C≡CH) O), 3.74 (d, CH (CH 2 OC H 2 C≡CH) O), 2.49 (s, CH (CH 2 OCH 2 C≡C H ) O) ppm. The resulting polymer was also characterized by 13 C NMR and the results reported in FIG. 29 herein. 13 C NMR (125 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 164.30 (O- C = O), 130.03 (H C = C H), 128.74 (Ar C ), 71.28 (OC H 2 CH), 67.36 ( (C 6 H 5 ) C H 2 O), 63.01 (CH 2 C H (CH 2 Cl) O), 41.89 (CH C H 2 Cl) ppm. SEC (DMF): M n = 6.0 kDa, M w = 7.0 kDa, Ð M = 1.16.
실시예 22의 결과를 하기 표 13에 요약되어 있다.The results of Example 22 are summarized in Table 13 below.
표 13Table 13
P(ECH-코-MA)P (ECH-co-MA)
실시예 23Example 23
폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물) Poly (glycidyl propargyl ether-co-maleic anhydride)
폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물)을 글리시딜 프로파르길 에테르 (상기 실시예 18에서 상기에 보여지는 바와 같이 제조됨) 및 하기 반응식 18에 나타난 바와 같은 말레산 무수물로부터 합성하였다.Poly (glycidyl propargyl ether-co-maleic anhydride) was converted to glycidyl propargyl ether (prepared as shown above in Example 18 above) and maleic anhydride as shown in
반응식 18
글리시딜 프로파르길 에테르 및 말레산 무수물의 공중합Copolymerization of Glycidyl Propargyl Ether and Maleic Anhydride
및 폴리(GPE-코-MA)의 이성질체화 And isomerization of poly (GPE-co-MA)
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2 (121.4 mg, 0.2 mmol), 벤질 알코올 (0.02 mL, 0.2 mmol), 글리시딜 프로파르길 에테르 (0.5 mmol) 및 말레산 무수물 (490.3 mg, 0.5 mmol)로 충전하였다. 시약을 2 M의 총 단량체 농도로 톨루엔에 용해시켰다. 앰풀을 밀봉하였고, 24시간 동안 80℃로 가열하였다. 수득한 중합체는 과량의 디에틸 에테르에서의 침전에 의해 회수하였다. 원심분리 이후, 조 생성물을 클로로포름에 용해시키고, 이후 디에틸아민을 혼합물에 첨가하였고, 이후 N2 하에서 24시간 동안 환류시켰다. 마지막으로, 혼합물을 과량의 인산염 버퍼 염수 용액 (0.5 M)으로 세정하였다. 유기층을 조합하였고, 건조시켜 중합체를 회수하였다.Ampoules were prepared using standard Schlenk line technology using Mg (BHT) 2 (THF) 2 (121.4 mg, 0.2 mmol), benzyl alcohol (0.02 mL, 0.2 mmol), glycidyl propargyl ether (0.5 mmol) and male. Filled with acid anhydride (490.3 mg, 0.5 mmol). The reagent was dissolved in toluene at a total monomer concentration of 2 M. The ampoule was sealed and heated to 80 ° C. for 24 hours. The obtained polymer was recovered by precipitation in excess diethyl ether. After centrifugation, the crude product was dissolved in chloroform, then diethylamine was added to the mixture, which was then refluxed for 24 h under N 2 . Finally, the mixture was washed with excess phosphate buffered saline solution (0.5 M). The organic layers were combined and dried to recover the polymer.
수득한 중합체는 1H NMR 및 본원에서 표 14 및 도 31에 기록된 결과에 의해 특성규명되었다. 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.36 (m, Ar), 6.86 (m, COHC=CHCO), 5.35 (m, OCH2CH(CH2OCH2C≡CH)O), 5.22 (s, ArCH 2O), 4.80-4.40 (m, OCH2CH(CH 2OCH2C≡CH)O), 4.18 (m, OCH 2CH(CH2OCH2C≡CH)O), 3.74 (d, CH(CH2OCH 2C≡CH)O), 2.49 (s, CH(CH2OCH2C≡CH)O) ppm. 수득한 중합체는 13C NMR 및 본원에 도 32에 기록된 결과에 의해 특성규명되었다. 13C NMR (125 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 164.20 (O-C=O), 133.79 (HC=CH), 79.12 (H2 C ≡CH), 75.57 (H2C≡CH), 71.17 (OCH 2CH), 67.59 (CH2OCH2C≡CH), 63.51 (CH2 CH(CH2OCH2C≡CH)O), 58.76 (CH2OCH2C≡CH) ppm. 중합체는 또한 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)에 의해 특성규명되었다. SEC (DMF): M n = 7.6 kDa, M w = 10.6 kDa, Ð M = 1.40. 실시예 23의 결과는 하기 표 14에 요약되어 있다.The resulting polymer was characterized by 1 H NMR and the results reported in Table 14 and FIG. 31 herein. 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.36 (m, Ar), 6.86 (m, CO H C = C H CO), 5.35 (m, OCH 2 C H (CH 2 OCH 2 C ) CH) O), 5.22 (s, ArC H 2 O), 4.80-4.40 (m, OCH 2 CH (C H 2 OCH 2 C≡CH) O), 4.18 (m, OC H 2 CH (CH 2 OCH 2 C≡CH) O), 3.74 (d, CH (CH 2 OC H 2 C≡CH) O), 2.49 (s, CH (CH 2 OCH 2 C≡C H ) O) ppm. The resulting polymer was characterized by 13 C NMR and the results reported in FIG. 32 herein. 13 C NMR (125 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 164.20 (O- C = O), 133.79 (H C = C H), 79.12 (H 2 C ≡ CH), 75.57 (H 2 C≡ C H), 71.17 (OC H 2 CH), 67.59 ( C H 2 OCH 2 C≡CH), 63.51 (CH 2 C H (CH 2 OCH 2 C≡CH) O), 58.76 (CH 2 O C H 2 C CH) ppm. The polymer was also characterized by size exclusion chromatography (SEC). SEC (DMF): M n = 7.6 kDa, M w = 10.6 kDa, Ð M = 1.40. The results of Example 23 are summarized in Table 14 below.
표 14Table 14
P(GPE-코-MA)P (GPE-co-MA)
실시예 24Example 24
폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물) (폴리(GPE-코-MA))Poly (glycidyl propargyl ether-co-maleic anhydride) (poly (GPE-co-MA)) 77 의 합성Synthesis of
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2 (121.4 mg, 0.2 mmol), 벤질 알코올 (0.02 mL, 0.2 mmol), 글리시딜 프로파르길 에테르 (0.58 mL, 0.5 mmol) 및 말레산 무수물 (490.3 mg, 0.5 mmol)로 충전하였다. 시약을 2 M의 총 단량체 농도로 톨루엔에 용해시켰다. 앰풀을 밀봉하였고, 24시간 동안 80℃로 가열하였다. 수득한 중합체는 과량의 디에틸 에테르에서의 침전에 의해 회수하였다. 원심분리 이후, 조 생성물을 클로로포름에 용해시키고, 이후 디에틸아민을 혼합물에 첨가하였고, 이후 N2 하에서 24시간 동안 환류시켰다. 마지막으로, 혼합물을 과량의 인산염 버퍼 염수 용액 (0.5 M)으로 세정하였다. 유기층을 조합하였고, 건조시켜 작용화된 폴리(GPE-코-MA)을 얻었다 (반응식 19).Ampoules were prepared using standard Schlenk line technology using Mg (BHT) 2 (THF) 2 (121.4 mg, 0.2 mmol), benzyl alcohol (0.02 mL, 0.2 mmol), glycidyl propargyl ether (0.58 mL, 0.5 mmol). ) And maleic anhydride (490.3 mg, 0.5 mmol). The reagent was dissolved in toluene at a total monomer concentration of 2 M. The ampoule was sealed and heated to 80 ° C. for 24 hours. The obtained polymer was recovered by precipitation in excess diethyl ether. After centrifugation, the crude product was dissolved in chloroform, then diethylamine was added to the mixture, which was then refluxed for 24 h under N 2 . Finally, the mixture was washed with excess phosphate buffered saline solution (0.5 M). The organic layers were combined and dried to give functionalized poly (GPE- co- MA) (Scheme 19).
반응식 19
폴리(글리시딜 프로파르길 에테르-코-말레산 무수물)Poly (glycidyl propargyl ether-co-maleic anhydride)
(폴리(GPE-코-MA))의 합성 및 이성질체화Synthesis and Isomerization of (Poly (GPE-co-MA))
수득한 중합체는 또한 하기에 의해 특성규명되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.36 (m, Ar), 6.86 (m, COHC=CHCO), 5.35 (m, OCH2CH (CH2OCH2C≡CH)O), 5.22 (s, ArCH 2O), 4.80-4.40 (m, OCH2CH(CH 2OCH2C≡CH)O), 4.18 (m, OCH 2CH(CH2OCH2C≡CH)O), 3.74 (d, CH(CH2OCH 2C≡CH)O), 2.49 (s, CH(CH2OCH2C≡CH)O) ppm and 13C NMR (125 MHz, 303K, CDCl3): δ = 164.20 (m, O-C=O), 133.79 (m, -C=C-), 79.12 (s, -C≡CH), 75.57 (s, -C≡CH), 71.17 (s, -OCH 2CH-), 67.59 (s, -CH2OCH2C≡CH), 63.51 (s, CH2 CH(CH2OCH2 C≡CH)O), 58.76 (s, -CH2OCH2C≡CH) ppm. (도 30-32 참조)The resulting polymer was also characterized by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.36 (m, Ar), 6.86 (m, CO H C = C H CO), 5.35 ( m, OCH 2 C H (CH 2 OCH 2 C≡CH) O), 5.22 (s, ArC H 2 O), 4.80-4.40 (m, OCH 2 CH (C H 2 OCH 2 C≡CH) O), 4.18 (m, OC H 2 CH (CH 2 OCH 2 C≡CH) O), 3.74 (d, CH (CH 2 OC H 2 C≡CH) O), 2.49 (s, CH (CH 2 OCH 2 C≡) C H ) O) ppm and 13 C NMR (125 MHz, 303K, CDCl 3 ): δ = 164.20 (m, O- C = O), 133.79 (m, -C = C- ), 79.12 (s, -C ≡ CH), 75.57 (s, -C≡ C H), 71.17 (s, -OC H 2 CH-), 67.59 (s, -C H 2 OCH 2 C≡CH), 63.51 (s, CH 2 C H (CH 2 OCH 2 C≡CH) O), 58.76 (s, -CH 2 O C H 2 C≡CH) ppm. (See Figures 30-32)
실시예 25Example 25
폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡실]메틸]옥시란-코-말레산 무수물)의 합성 Synthesis of Poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxyl] methyl ] oxirane-co-maleic anhydride)
폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡실]메틸]옥시란-코-말레산 무수물)을 (상기 실시예 19에서 상기에 제시된 바와 같이) 제조된 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO) 및 하기 반응식 20에 나타난 바와 같은 말레산 무수물로부터 합성하였다. 2-[[(2-nitrophenyl) prepared as poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxyl] methyl] oxirane-co-maleic anhydride) (as set forth above in Example 19 above) ) Methoxy] methyl] oxirane (NMMO) and maleic anhydride as shown in
반응식 20
2-[[(2-니트로페닐)메톡실]메틸]옥시란 2-[[(2-nitrophenyl) methoxyl] methyl] oxirane
및 말레산 무수물이 공중합 및 폴리(NMMO-코-MA)의 이성질체화And maleic anhydride copolymerization and isomerization of poly (NMMO-co-MA)
수득한 중합체는 1H NMR 및 표 15, 및 도 33에 기록된 결과에 의해 특성규명되었다. 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.98-7.38 (m, Ar), 6.27 (m, COHC=CHCO), 5.54-5.34 (d, OCH2CH(CH2OCH2ArNO2)O), 4.86 (s, OCH2CH(CH2OCH 2ArNO2)O), 4.41 (s, OCH 2CH(CH2OCH2ArNO2)O), 3.76 (m, OCH2CH(CH 2OCH2ArNO2)O) ppm. 수득한 중합체는 또한 13C NMR 및 본원에서 도 34에 기록된 결과에 의해 특성규명되었다. 13C NMR (125 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 163.99 (O-C=O), 147.47 (Ar C), 133.68 (HC=CH), 129.19-124.76 (m, Ar C), 71.93-71.22 (OCH2CH(CH2OCH2Ar)O), 70.16 (OCH2CH(CH2OCH2Ar)O), 69.19-68.67 (OCH2CH(CH2OCH2Ar)O), 63.51 (OCH2 CH(CH2OCH2Ar)O) ppm. The resulting polymer was characterized by 1 H NMR and the results reported in Table 15, and FIG. 33. 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.98-7.38 (m, Ar), 6.27 (m, CO H C = C H CO), 5.54-5.34 (d, OCH 2 C H (CH 2 OCH 2 ArNO 2 ) O), 4.86 (s, OCH 2 CH (CH 2 OC H 2 ArNO 2 ) O), 4.41 (s, OC H 2 CH (CH 2 OCH 2 ArNO 2 ) O), 3.76 (m , OCH 2 CH (C H 2 OCH 2 ArNO 2 ) O) ppm. The resulting polymer was also characterized by 13 C NMR and the results reported in FIG. 34 herein. 13 C NMR (125 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 163.99 (O- C = O), 147.47 (Ar C), 133.68 (H C = C H), 129.19-124.76 (m, Ar C), 71.93-71.22 (OCH 2 CH (CH 2 O C H 2 Ar) O), 70.16 (O C H 2 CH (CH 2 OCH 2 Ar) O), 69.19-68.67 (OCH 2 CH ( C H 2 O C H) 2 Ar) O), 63.51 (OCH 2 C H (CH 2 O C H 2 Ar) O) ppm.
수득한 중합체는 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)에 의해 특성규명되었다. SEC (DMF): M n = 2.6 kDa, M w = 2.7 kDa, Ð M = 1.04.The resulting polymer was characterized by size exclusion chromatography (SEC). SEC (DMF): M n = 2.6 kDa, M w = 2.7 kDa, Ð M = 1.04.
실시예 25의 결과는 하기 표 15에 요약되어 있다.The results of Example 25 are summarized in Table 15 below.
표 15Table 15
P(NMMO-코-MA)P (NMMO-Co-MA)
실시예 26Example 26
폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란-코-말레산 무수물) (폴리(NMMO-코-MA))7의 합성 Poly (2 - [[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane-co-maleic anhydride) (poly (NMMO- nose -MA)) 7 Synthesis of
폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란-코-말레산 무수물) (폴리(NMMO-코-MA))를 하기 반응식 21에 나타난 바와 같이 합성된다.Poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane- co -maleic anhydride) (poly (NMMO- co- MA)) is synthesized as shown in Scheme 21 below.
반응식 21Scheme 21
폴리(2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]Poly (2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl]
옥시란-코-말레산 무수물) (폴리(NMMO-코-MA))의 합성 및 이성질체화Synthesis and isomerization of oxirane-co-maleic anhydride) (poly (NMMO-co-MA))
표준 쉬렝크 라인 기술을 사용하여 앰풀을 Mg(BHT)2(THF)2 (121.4 mg, 0.2 mmol), 프로파르길 알코올 (0.01 mL, 0.2 mmol), o-니트로벤질 알코올 (2.48 mL, 0.5 mmol) 및 말레산 무수물 (490.3 mg, 0.5 mmol)로 충전하였다. 시약을 2 M의 총 단량체 농도로 톨루엔에 용해시켰다. 앰풀을 밀봉하였고, 24시간 동안 80℃로 가열하였다. 수득한 중합체는 과량의 디에틸 에테르에서의 침전에 의해 회수하였다. 원심분리 이후, 조 생성물을 클로로포름에 용해시키고, 이후 디에틸아민을 혼합물에 첨가하였고, 이후 N2 하에서 24시간 동안 환류시켰다. 마지막으로, 혼합물을 과량의 인산염 버퍼 염수 용액 (0.5 M)으로 세정하였다. 유기층을 조합하였고, 건조시켜 폴리(NMMO-코-MA)를 산출하였다 (반응식 21).Ampoules were purified using standard Schlenk line technology using Mg (BHT) 2 (THF) 2 (121.4 mg, 0.2 mmol), propargyl alcohol (0.01 mL, 0.2 mmol), o -nitrobenzyl alcohol (2.48 mL, 0.5 mmol ) And maleic anhydride (490.3 mg, 0.5 mmol). The reagent was dissolved in toluene at a total monomer concentration of 2 M. The ampoule was sealed and heated to 80 ° C. for 24 hours. The obtained polymer was recovered by precipitation in excess diethyl ether. After centrifugation, the crude product was dissolved in chloroform, then diethylamine was added to the mixture, which was then refluxed for 24 h under N 2 . Finally, the mixture was washed with excess phosphate buffered saline solution (0.5 M). The organic layers were combined and dried to yield poly (NMMO- co- MA) (Scheme 21).
수득한 중합체는 하기에 의해 특성규명되었다: 1H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl3): δ = 7.98-7.38 (m, Ar), 6.27 (m, COHC=CHCO), 5.54-5.34 (d, OCH2CH(CH2OCH2ArNO2)O), 4.86 (s, OCH2CH(CH2OCH 2ArNO2)O), 4.41 (s, OCH 2CH(CH2OCH2ArNO2)O), 3.76 (m, OCH2CH(CH 2OCH2ArNO2)O) ppm. 수득한 중합체는 하기에 의해 특성규명되었다: 13C NMR (125 MHz, 303K, CDCl3): δ = 163.99 (m, O-C=O), 147.47 (m, Ar), 133.68 (m, -C=C-), 129.19-124.76 (m, Ar), 71.93-71.22 (d, OCH2CH(CH2OCH2Ar)O), 70.16 (s, OCH2CH(CH2OCH2Ar)O), 69.19-68.67 (d, OCH2CH(CH2OCH2Ar)O), 63.51 (d, OCH2 CH(CH2OCH2Ar)O) ppm.The resulting polymer was characterized by: 1 H NMR (300 MHz, 303 K, CDCl 3 ): δ = 7.98-7.38 (m, Ar), 6.27 (m, CO H C = C H CO), 5.54 -5.34 (d, OCH 2 C H (CH 2 OCH 2 ArNO 2 ) O), 4.86 (s, OCH 2 CH (CH 2 OC H 2 ArNO 2 ) O), 4.41 (s, OC H 2 CH (CH 2 OCH 2 ArNO 2 ) O), 3.76 (m, OCH 2 CH (C H 2 OCH 2 ArNO 2 ) O) ppm. The resulting polymer was characterized by: 13 C NMR (125 MHz, 303K, CDCl 3 ): δ = 163.99 (m, O- C = 0), 147.47 (m, Ar), 133.68 (m, -C = C- ), 129.19-124.76 (m, Ar), 71.93-71.22 (d, OCH 2 CH (CH 2 O C H 2 Ar) O), 70.16 (s, O C H 2 CH (CH 2 OCH 2 Ar ) O), 69.19-68.67 (d, OCH 2 CH ( C H 2 O C H 2 Ar) O), 63.51 (d, OCH 2 C H (CH 2 O C H 2 Ar) O) ppm.
전술한 것을 고려하여 본 발명은 여러 방식으로 구조적으로 그리고 기능적으로 개선된 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 제공함으로써 기술을 상당하게 발전시켰음을 이해하여야 한다. 본 발명의 특정 구현예들가 본원에 상세하게 개시되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되거나 또는 본원에서의 본 발명에 대한 변형에 의한 것에 제한되지 않음은 당해 분야의 숙련가에 의해 쉽게 인정될 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 하기 청구항에 의해 이해될 것이다.In view of the foregoing, it should be understood that the present invention significantly advances the technology by providing functionalized poly (propylene fumarate) polymers that have been structurally and functionally improved in many ways. While specific embodiments of the invention have been disclosed in detail herein, it should be understood that the invention is not to be limited thereto or by modifications to the invention herein, as will be readily appreciated by those skilled in the art. . The scope of the invention will be understood by the following claims.
Claims (41)
식 중, n은 1 내지 1000의 정수이고; R은 작용기, 또는 상기 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이며, 여기서 상기 작용기는 벤질기, 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.The terminal or monomer functionalized poly (propylene fumarate) polymer of claim 1 having the formula:
Wherein n is an integer from 1 to 1000; R is a functional group or an alkyl or aryl group containing the functional group, wherein the functional group is a benzyl group, alkyn group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctin group, cyclooctyne group, ketone group , Aldehyde group, tertiary halogen group, and combinations thereof.
식 중, n은 1 내지 1000의 정수이다. The terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymer of claim 1, having the formula:
In formula, n is an integer of 1-1000.
식 중, n은 1 내지 100의 정수이고; R은 제1 작용기, 또는 상기 제1 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이고, 여기서 상기 제1 작용기는 알킨기, 프로파르길기, 알릴기, 알켄기, 4-디벤조사이클로옥틴기, 사이클로옥틴기, 케톤기, 알데하이드기, 3차 할로겐기, 및 폴리(에틸렌 글리콜)기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; R'는 제2 작용기, 또는 상기 제2 작용기를 함유하는 알킬 또는 아릴기이고, 상기 제2 작용기는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 할라이드기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.The terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymer according to any one of claims 1 to 3 and having the formula:
Wherein n is an integer from 1 to 100; R is a first functional group or an alkyl or aryl group containing the first functional group, wherein the first functional group is an alkyne group, propargyl group, allyl group, alkene group, 4-dibenzocyclooctin group, cyclooctyne group , Ketone group, aldehyde group, tertiary halogen group, and poly (ethylene glycol) group, and combinations thereof; R 'is a second functional group or an alkyl or aryl group containing said second functional group, said second functional group being an alkyne group, an alkene group, a hydroxyl group, a protected hydroxyl group, a thiol group, a halide group, and these Is selected from the group consisting of
식 중, n은 약 1 내지 약 100의 정수이다.The terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymer according to any one of claims 1 to 3 and having a formula selected from:
Wherein n is an integer from about 1 to about 100.
.The functionalized monomer of claim 14, wherein the functionalized monomer has the formula
.
.19. The functionalized monomer of any one of claims 14, 15 and 18 having the formula:
.
식 중, R은 작용기, 또는 상기 작용기를 포함하는 알킬 또는 아릴기이고, 여기서 상기 작용기는 알킨기, 알켄기, 하이드록실기, 보호된 하이드록실기, 티올기, 할라이드기, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.The functionalized monomer of claim 14 having the formula:
Wherein R is a functional group or an alkyl or aryl group comprising said functional group, wherein said functional group is from an alkyne group, an alkene group, a hydroxyl group, a protected hydroxyl group, a thiol group, a halide group, and combinations thereof Is selected.
A. 개시 알코올을 준비하는 단계로서, 상기 개시 알코올은 작용성 말단기를 더 포함하는 단계;
B. 적합한 용기에서 상기 개시 알코올, 마그네슘 촉매, 말레산 무수물, 및 산화프로필렌을 조합하고, 적합한 용매를 첨가하는 단계;
C. 상기 용기를 밀봉하고 그 다음 가열하여 상기 개시 알코올에 의해 개시되는 말레산 무수물과 산화프로필렌 사이의 개환 중합 반응을 야기하고/거나 유지하여 그것에 의해 상기 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 형성하는 단계;
D. 상기 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 수집하고 정제하는 단계; 및
E. 상기 작용성 말단기를 포함하는 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체에 대하여 상기 작용성 말단기를 포함하는 상기 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 이성질체화시키는 단계를 포함하는, 방법.14. A process for the preparation of terminal or monomeric functionalized poly (propylene fumarate) polymers as claimed in any of claims 1 to 13.
A. Preparing a starting alcohol, wherein the starting alcohol further comprises a functional end group;
B. combining the starting alcohol, magnesium catalyst, maleic anhydride, and propylene oxide in a suitable vessel and adding a suitable solvent;
C. Sealing the vessel and then heating to cause and / or maintain a ring-opening polymerization reaction between maleic anhydride and propylene oxide initiated by the starting alcohol, thereby containing the poly (propylene male) Ate) forming a polymer;
D. collecting and purifying the poly (propylene maleate) polymer comprising said functional end groups; And
E. isomerizing the poly (propylene maleate) polymer comprising the functional end group with respect to the poly (propylene fumarate) polymer comprising the functional end group.
A. 작용화된 산화프로필렌을 준비하는 단계;
B. 마그네슘 촉매의 존재 하에 상기 작용화된 산화프로필렌을 말레산 무수물 및 개시 알코올과 반응시켜 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 형성하는 단계;
C. 상기 작용화된 폴리(프로필렌 말레에이트) 중합체를 염기와 반응시킴으로써 상기 중합체를 이성질체화시켜 제1항의 작용화된 폴리(프로필렌 푸마레이트) 중합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.14. A process for the production of a functionalized poly (propylene fumarate) polymer as claimed in any one of claims 1 to 3, 6 to 12 and 13.
A. preparing functionalized propylene oxide;
B. reacting the functionalized propylene oxide with maleic anhydride and starting alcohol in the presence of a magnesium catalyst to form a functionalized poly (propylene maleate) polymer;
C. isomerizing the polymer by reacting the functionalized poly (propylene maleate) polymer with a base to form the functionalized poly (propylene fumarate) polymer of claim 1.
A. 수산화나트륨 (NaOH), 수산화칼륨 (KOH), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 염기를 함유하는 수용액에 프로파르길 알코올을 첨가하는 단계;
B. 적합한 유기 용매에 (±)-에피클로로히드린 및 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트를 용해시키는 단계;
C. 단계 A의 프로파르길 알코올 용액에 단계 B의 용액 및 H2O를 첨가하는 단계; 및
D. 불활성 분위기 하에 반응을 진행하여 글리시딜 프로파르길 에테르를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.A process for preparing the functionalized monomer of claim 16, wherein
A. adding propargyl alcohol to an aqueous solution containing a base selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), and combinations thereof;
B. dissolving (±) -epichlorohydrin and tetrabutylammonium hydrogensulfate in a suitable organic solvent;
C. adding the solution of step B and H 2 O to the propargyl alcohol solution of step A; And
D. conducting the reaction under an inert atmosphere to produce glycidyl propargyl ether.
용해 단계 (단계 B)에서의 유기 용매는 헥산을 포함하고; 및
반응을 진행하는 단계 (단계 D)는 주위 온도로 반응 온도을 증가시키고, N2 블랭킷 하에 약 1 시간 내지 약 24 시간 동안 반응을 계속 진행시키는 것을 포함하는, 방법.38. The method of claim 37, wherein the step of adding propargyl alcohol (step A) comprises adding dropwise propargyl alcohol to an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) at a temperature of about -10 ° C to about 30 ° C with stirring, The aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) comprises about 20% to about 50% by weight of NaOH;
The organic solvent in the dissolution step (step B) comprises hexane; And
Advancing the reaction (step D) comprises increasing the reaction temperature to ambient temperature and continuing the reaction for about 1 hour to about 24 hours under an N 2 blanket.
E. 반응을 켄칭하는 단계;
F. 적합한 유기 용매로 조 생성물을 추출하는 단계; 및
G. 칼럼 크로마토그래피 또는 증류에 의해 단계 F의 조 생성물을 정제하여 정제된 글리시딜 프로파르길 에테르를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.The method of claim 37 or 38,
E. quenching the reaction;
F. extracting the crude product with a suitable organic solvent; And
G. Purifying the crude product of step F by column chromatography or distillation to produce purified glycidyl propargyl ether.
A. 적합한 유기 용매에 o-니트로벤질 알코올을 용해시키는 단계;
B. 테트라부틸암모늄 하이드로겐설페이트 및 염기를 함유하는 수용액을 단계 A의 o-니트로벤질 알코올 용액에 첨가하는 단계로서, 상기 염기는 수산화나트륨 (NaOH), 수산화칼륨 (KOH), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단계;
C. (±)-에피클로로히드린을 첨가하는 단계; 및
D. 반응을 진행시켜 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.20. A process for the preparation of functionalized monomers as claimed in claim 18 or 19,
A. dissolving o -nitrobenzyl alcohol in a suitable organic solvent;
B. adding an aqueous solution containing tetrabutylammonium hydrogensulfate and a base to the o -nitrobenzyl alcohol solution of step A, the base comprising sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), and combinations thereof Selected from the group consisting of;
C. adding (±) -epichlorohydrin; And
D. progressing the reaction to produce 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO).
E) 적합한 유기 용매로 조 생성물을 추출하는 단계; 및
F) 칼럼 크로마토그래피 또는 증류에 의해 단계 D의 조 생성물을 정제하여 정제된 2-[[(2-니트로페닐)메톡시]메틸]옥시란 (NMMO)을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.The method of claim 40,
E) extracting the crude product with a suitable organic solvent; And
F) purifying the crude product of step D by column chromatography or distillation to produce purified 2-[[(2-nitrophenyl) methoxy] methyl] oxirane (NMMO).
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